你知道vector底层是如何实现的吗？

你知道`vector`底层是如何实现的吗？

vector底层使用动态数组来存储元素对象，同时使用size和capacity记录当前元素的数量和当前动态数组的容量。如果持续的push_back(emplace_back)元素，当size大于capacity时，需要开辟一块更大的动态数组，并把旧动态数组上的元素搬移到当前动态数组，然后销毁旧的动态数组。

你知道新开辟的动态数组的容量是就数组的多少倍比较合适？

这个值在不同的编译器上不是固定的。MSVC 是1.5，而GCC是2。

有没有什么好的办法提升vector连续插入效率？

如果知道数据的大概量，我们可以使用reserve方法直接为vector扩容这个量级。这样在后续的数据插入时就不会因为频繁的capacity被用尽而导致的多次的数据搬移，从而提升vector插入效率。

`push_back`和`emplace_back`有什么区别？

两者都可以在容器尾部插入元素。在GCC中，如果插入的元素是右值，两者都会move元素到容器。如果是左值，两者都会copy元素到容器。唯一不同的一点是，当C++版本高于C++17时，emplace_back返回当前插入的值的引用，而push_back返回void。

`erase`和`remove`有什么区别？

erase属于成员函数，erase删除了元素，remove属于算法库函数，而remove只会把元素移动到尾部。

哪些情况下迭代器会失效？

迭代器失效主要有两种情况引起：

1.插入数据。由于插入数据可能导致数据搬移（size > capacity）,所以迭代器失效。

2.删除数据。当使用erase删除数据时，被删除数据后面的数据依次向前移一位。这会导致被删除数据之后的迭代器失效。

如何快速的清空`vector`容器并释放`vector`容器所占用的内存？

有两种方法：

第一种，使用clear方法清空所有元素。然后使用shrink_to_fit方法把capacity和size（0）对齐，达到释放内存的作用；
第二种，使用swap方法；

你知道`vector<bool>`是如何实现的吗？

vector<bool>的实现和其他实现容器的实现不一致。**每个元素被当作一个位而不是一个字节存储。**这导致我们不能直接访问该元素，也无法对每个元素取地址（8个元素可能在同一个字节中存储）。所以不建议使用vector<bool>，必要时可以使用std::bitset替代。

介绍三个和大小、容量与内存相关的函数：

一个是_M_shrink_to_fit函数，可以使用这个函数将_M_finish和_M_end_of_storage之间的内存释放掉，正好使分配的内存大小满足vector中元素量。
一个是reserve函数，可以使用这个函数控制整个vector容量的作用，避免重新分配内存，例如我们如果知道元素最多有80个，我们就可以使用v.reserve(80)来一次分配80个内存。但是值得注意的是这个函数不能用来缩减容量
一个是resize函数，这个函数实际就是改变_M_start和_M_finish之间的相对位置，改变的是元素的个数，如果resize(n)的n小于当前个数就删除元素，如果大于就追加默认函数生成的对象。

vector是怎么变长的

typename vector<_Tp, _Alloc>::iterator
vector<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position, const value_type& __x)
{const size_type __n = __position – begin();//如果还有空位，插入到最后一个位置，相当于push_backif (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage&& __position == end()){_Alloc_traits::construct(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish, __x);++this->_M_impl._M_finish;}else{_M_insert_aux(__position, __x);}return iterator(this->_M_impl._M_start + __n);
}

当容量不足的时候，就是_M_insert_aux函数发挥的时候，进行容量的扩展，实现如下：

template<typename _Tp, typename _Alloc>
void vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(iterator __position, const _Tp& __x)
{//内存空间足够if (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage){_Alloc_traits::construct(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish,_GLIBCXX_MOVE(*(this->_M_impl._M_finish- 1)));++this->_M_impl._M_finish;//__position后的元素依次向后移动一个位置_GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3(__position.base(),this->_M_impl._M_finish - 2,this->_M_impl._M_finish – 1);//目标地址赋值*__position = _Tp(std::forward<_Args>(__args)...);}else{//内存加倍const size_type __len =_M_check_len(size_type(1), "vector::_M_insert_aux");const size_type __elems_before = __position - begin();pointer __new_start(this->_M_allocate(__len));pointer __new_finish(__new_start);__try{//给position位置赋值_Alloc_traits::construct(this->_M_impl,__new_start + __elems_before,std::forward<_Args>(__args)...);__x);__new_finish = 0;//拷贝position位置前元素__new_finish = std::__uninitialized_move_if_noexcept_a(this->_M_impl._M_start, __position.base(),__new_start, _M_get_Tp_allocator());++__new_finish;//拷贝position位置后元素__new_finish= std::__uninitialized_move_if_noexcept_a(__position.base(), this->_M_impl._M_finish,__new_finish, _M_get_Tp_allocator());}__catch(...){if (!__new_finish)_Alloc_traits::destroy(this->_M_impl,__new_start + __elems_before);elsestd::_Destroy(__new_start, __new_finish, _M_get_Tp_allocator());_M_deallocate(__new_start, __len);__throw_exception_again;}//析构原vector所有元素std::_Destroy(this->_M_impl._M_start, this->_M_impl._M_finish,_M_get_Tp_allocator());//释放原vector内存空间_M_deallocate(this->_M_impl._M_start,this->_M_impl._M_end_of_storage，this->_M_impl._M_start);//vector内存地址指向新空间this->_M_impl._M_start = __new_start;this->_M_impl._M_finish = __new_finish;this->_M_impl._M_end_of_storage = __new_start + __len;}
}

其中_M_check_len函数的实现如下：

size_type
_M_check_len(size_type __n, const char* __s) const
{if (max_size() - size() < __n)__throw_length_error(__N(__s));//如果n小于当前size，内存加倍，否则内存增长n。const size_type __len = size() + std::max(size(), __n);return (__len < size() || __len > max_size()) ? max_size() : __len;
}

可以发现vector内存分配策略并不是简单的加倍，如果n小于当前size，内存加倍，否则内存增长n。

接着我们讲一下vector怎么删除元素。vector删除元素的函数有以下几个：

// 删除某个位置上的元素，返回下一个元素的位置
erase(const_iterator __position)
// 删除一个区间内的所有元素
erase(const_iterator __first, const_iterator __last)
// 清空所有元素
clear()
// 借助remove删除与val相等的所有元素
erase(remove(begin(), end(), val), end());
// 借助remove_if删除满足某个条件的所有元素
erase(remove_if(begin(), end(), <lambda>), end());

vector使用陷阱

vector的函数除了at函数之外，都不抛出异常，如果要取元素的话，均需要判断是否越界，不然会引发未知的错误；
vector的内存占用空间只增不减，在使用vector时要及时清除元素和回收内存，尤其是在static对象中使用vector保存元素时。vector提供的删除元素的成员函数，只是调用元素的析构函数析构掉元素，已经分配的内存并不会收回；
所有内存空间是在vector析构时候才能被系统回收。empty()用来检测容器是否为空的，clear()可以清空所有元素。但是即使clear()，vector所占用的内存空间依然如故，无法保证内存的回收。
如果需要空间动态缩小，可以考虑使用deque。如果非vector不可，可以用swap()来帮助你释放内存。具体方法如下：
如果vector中存放的是指针，那么当vector销毁的时候，这些指针指向的对象不会被销毁，所占用的内存也不会被释放。