C++ vector 深度剖析与模拟实现

vector 的核心数据结构

vector 的底层实现依赖于三个关键指针（或者迭代器），它们共同管理内存空间与元素布局：

_start：指向数组的起始位置，即第一个元素的内存地址

_finish：指向最后一个元素的下一个位置，用于标记已分配但未使用的空间边界

_end_of_storage：指向当前分配内存的末尾，标记整个连续内存块的结束

这三个指针的动态调整是 vector 实现高效内存管理的核心。例如：当插入元素空间不足时，_finish 会触发扩容逻辑，分配更大的内存块并迁移数据！下面我们来通过 2 倍扩容来实现 vector。

模板框架搭建

既然 vector 的实现是依靠模板来的，那么推理出来就是：在自定义空间中用模板实现类。

namespace Seek { //vector 模板 
template<class T> 
class vector { 
public: 
    //实现
private: 
    T* _start; 
    T* _finish; 
    T* _end_of_storage; 
}; 
}

**类模板的实例化：**空间声明 + 模板类类型

Seek::vector<int> S1;

构造初始化

观察库里面的 Vector 我们发现在没有任何参数时 capacity 也是 0。那么我们开始只需要将三个指针全部初始化为空就行了。

//构造初始化 
vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) ,_end_of_storage(nullptr) { }

析构函数

析构不能释放空，因此需要先判断指针是否开辟了空间，然后再置空。

//析构 
~vector() { 
    //判断 assert(_start); 
    //释放空间 delete[]_start; 
    //置空 _start = _finish = _end_of_storage = nullptr; 
}

尾插数据

首次学习 vector 实现我们以整形为主进行学习。

在尾插时我们可能需要更改三个指针的位置，因此需要先计算一下：size（）、capacity。

原理：指针 - 指针=中间的元素个数（通过这样我们可以控制三个指针的移动）。

//size 
size_t size() {  _finish - _start; } 

{  _end_of_storage - _start; }