C++之STL(二三)

1、vector源码刨析

1.1、数据结构以及动态扩充算法

其实vector内部有三个指针,分别是数据的第一个元素Myfirst、数据的最后一个元素的下一个位置Mylast,最后一个空间的下一个位置Myend;当你插入数据的时候,先判断当前容量够不够,不够的话通过内存分配子扩充容量,至于扩充的算法,可能有些编译器不大相同,像vc6.0的话,就是成倍扩充,比如当前是2,扩充到4,4不够用了之后,又扩充到8,以此类推。但是像visual studio,就是按照容量的一半进行扩充。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;int main() {vector<int> v;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;v.push_back(1);cout << v.capacity() << endl;return 0;
}//输出
1
2
4
4
8
8
8
8

1.2、如何实现连续空间

如果是从尾部插入,分配内存结束后,先在尾部的位置插入数据,然后再将之前的数据一个个复制过去。

如果是从中间插入,分配内存后,先在该位置插入数据,然后再将该位置的前面数据搬下来,然后将该位置的后面数据依次搬到该位置的后面。

1.3、内存分配子

先上代码

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;class Test
{
public:Test(){cout << "Test() ..." << endl;}Test(const Test& other){cout << "copy Test ..." << endl;}~Test(){cout << "~Test() ..." << endl;}
};int main() {vector<Test> v;Test t1;Test t2;Test t3;v.push_back(t1);v.push_back(t2);v.push_back(t3);return 0;
}// 输出
Test() ...
Test() ...
Test() ...
copy Test ...
copy Test ...
copy Test ...
~Test() ...
copy Test ...
copy Test ...
copy Test ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...
~Test() ...

根据例子来分析分配内存的过程

前三行的构造:是定义了三个变量打印出来的;

v.push_back(t1)具体过程:

1、先是调用_Allocate函数。_Allocate里面会调用operator new分配新内存,然后算出偏移量,也就是要在哪插入数据

2、然后调用_Ufill函数将数据插入进去。_Ufill里面最终会调用placement new去调用拷贝构造函数将复制的数据插入新内存。(在这边就会打印出第四行的拷贝构造)

这边为什么不直接调用new operator直接开辟空间和调用拷贝构造?因为要算出偏移量,每一个类型的偏移量都不一样,所以必须先分配内存,然后再根据偏移量插入到新内存。

3、然后再调用_Move将该位置的前面数据搬到新空间当中去(因为这是第一个元素,所以没有前面数据)

4、然后再调用_Move将该位置的后面数据搬到新空间当中去(因为这是第一个元素,所以没有后面数据)

5、代码中这边还有需要显示调用析构函数和释放旧内存,因为这是第一块内存,而且构造出来的数据是要放在第一块内存中,所以这边没有调用析构和释放内存。

6、然后将三个指针改成相对应的位置。

v.push_back(t2)具体过程:

第五行的拷贝原理同第四行。

前两步跟上面一样;

3、调用_Move将该位置之前的数据遍历,遍历里面调用placement new,调用拷贝构造将数据拷贝到新内存中,因为这个t2前面只有一个t1,所以就只拷贝t1,所以打印出了第六行的拷贝构造函数。

4、同上

5、这边已经将数据都拷贝到新的内存当中了,所以需要释放旧的内存。最后面会显示的调用析构函数,打印出了第七行的析构函数。然后再调用operator delete释放上面operator new的内存。这边析构的是:旧内存中的数据,因为已经将旧内存中的数据拷贝到新内存中了,旧内存就没用了,此时旧内存有t1和t2,所以就只打印出两行析构。跟第一个push_back不同的是,第一个的时候没有旧数据,所以不需要删除和析构。

6、然后将三个指针改成相对应的位置。

v.push_back(t3)具体过程:

第八行的拷贝原理同第四行。

前两步跟上面一样;

3、调用_Move将该位置之前的数据遍历,遍历里面调用placement new,调用拷贝构造将数据拷贝到新内存中,因为这个t3前面有t1和t2,拷贝了两个,所以打印出了第九、十行的拷贝构造函数。

4、同上(注意,如果是在中间插入,那这边第四步调用的函数和第三步一样,只是参数不一样,里面都是遍历,然后拷贝)

5、这边已经将数据都拷贝到新的内存当中了,所以需要释放旧的内存。最后面会显示的调用析构函数,打印出了第十一、十二行的析构函数。然后再调用operator delete释放上面operator new的内存。这边析构的是:旧内存中的数据,因为已经将旧内存中的数据拷贝到新内存中了,旧内存就没用了,此时旧内存就只有一个t1,所以就只打印出一行析构。跟第一个push_back不同的是,第一个的时候没有旧数据,所以不需要删除和析构。

6、然后将三个指针改成相对应的位置。

剩下的6个析构函数,分别是t1t2t3生命周期结束的时候调用,还有v生命周期结束的时候也会去销毁里面的元素,所以v里面也有三个析构,这样加起来,就是上面代码输出的样子。

这边再复习一下new的三种用法:

new operator:分配空间+构造函数

opearator new:只分配空间,不调用构造函数

placement new:不分配空间,调用构造函数

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