自定义STL vector实现：原理与代码详解

本文档深入探讨了C++标准模板库（STL）中的vector容器原理以及其实现细节。作者旨在通过自定义实现vector，来深化对其工作原理的理解，并确保兼容性和一致性，使得即便使用自定义版本，也能像使用STL原生vector一样无缝协作。 vector是STL中一种动态数组容器，它支持动态增长和随机访问，内部结构通常采用连续的动态内存分配来存储元素。在vector的实现中，有以下几个关键操作： 1. **新增元素（push_back）**: - 当向vector添加新元素时，如果当前容器已满（容量`capacity_`达到），则会进行内存扩展。首先计算新的容量`capa`，通常是当前容量的两倍或某个倍数（如2^n）。然后重新分配足够大的内存，将原有元素复制到新内存区域，腾出空间存放新元素，最后更新元素数量`size_`。 2. **通过迭代器插入（insert）**: - 支持在任意位置插入元素，通过迭代器`iter`确定插入位置。计算插入位置的索引`index`，即`iter - begin()`。接下来，根据需要移动后续元素，腾出位置插入新元素，同时更新`size_`。 3. **删除元素（erase）**: - 删除操作包括删除最后一个元素（`pop_back`）和指定位置的元素（`erase(iter)`）。删除指定元素时，同样需要找到元素位置并调整后续元素。`erase`操作并不会释放内存，而是将被删除元素的位置设置为默认值。 4. **删除全部元素（clear）**: - `clear`方法简单地遍历容器，依次调用`erase`来移除所有元素。由于是逐个操作，内存释放延迟到vector对象生命周期结束时在析构函数中执行，以提高效率。 通过以上分析，我们可以看出vector的内部机制相当巧妙，它提供了高效且灵活的动态扩展，同时保持了对迭代器的支持，保证了数据的连续性和操作的便利性。作者的自定义实现不仅要遵循这些核心原理，还需要考虑代码的性能、内存管理以及错误处理等方面，以达到与STL vector类似的高质量标准。