C++ STL std::vector的实现机制【面试】

std::vector 是 C++ 标准模板库(STL)中的一种序列容器,它封装了动态数组的实现,提供了一系列方法来操作这个动态数组。以下是 std::vector 的一些关键实现机制:

  1. 连续内存存储std::vector 通过一块连续的内存空间来存储其元素,这使得通过索引访问元素非常高效。

  2. 动态扩容: 当添加元素超过当前容量时,vector 会自动扩容。这通常涉及到申请更大的内存块,将现有元素复制或移动到新内存,然后释放旧内存。

  3. 容量与大小vector 区分了 size(当前元素数量)和 capacity(不重新分配内存时可以存储的元素数量)。capacity 总是大于或等于 size

  4. 增长策略: 为了减少因扩容导致的性能损耗,vector 通常采用增长策略,如每次扩容时容量翻倍,以减少扩容次数。

  5. 迭代器vector 提供了迭代器,支持对容器元素的遍历,包括随机访问迭代器,允许快速访问任何位置的元素。

  6. 元素操作vector 提供了在尾部快速添加(push_back)和删除(pop_back)元素的操作。对于非尾部的插入和删除,可能需要移动后续所有元素,因此相对较慢。

  7. 内存管理vector 自动管理内存,包括在扩容时申请内存和在元素销毁后释放内存。

  8. 异常安全vector 的操作考虑到了异常安全,例如,在 push_back 操作中,如果元素构造或复制过程中抛出异常,vector 会保持不变。

  9. 模板类vector 是一个模板容器,可以存储任意类型的元素,包括自定义类型。

  10. 析构和构造: 当元素被添加到 vector 中时,它们会被在堆上构造,当 vector 被销毁或元素被删除时,它们会被析构。

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