STL中vector的实现以及面试问题

一、杂谈

在学习C++的时候我们会接触两个库，一个是boost库，一个是STL库。关于STL在《STL源码剖析》这本书中侯捷先生讲的很清楚，今天我就关于STL中的vector实现以及面试中的一些相关的问题做一个详细解释。

在网上看人家的面试经验的时候，看到C++关于vector是作为基础知识经常被问到的，如果面试官问你vector的底层实现原理，你会怎么回答？

二、vector的实现原理以及实现机制

关于vector简单的说就是一个动态增长的数组，里面有一个指针指向一片连续的内存空间，当空间装不下要容纳的数据的时候会自动申请一片更大的空间（空间配置器）将原来的数据拷贝到新的空间，然后就会释放旧的空间。当删除的时候空间并不会释放只是清空了里面的数据。

vector的数据安排以及操作方式与数组非常相似，两者唯一区别在于空间运用的灵活性，数组是静态空间一旦配置了就不能再改变大小，如果要增容的话，就要把数据搬到新的数组里面，然后再把原来的空间释放掉还给操作系统。vector是动态的随着元素的增加，它的内部机制会自动的扩充空间来容纳新的元素。因此，vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助，我们不必害怕空间不足而一开始就开辟一块很大的内存。

vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率。一旦vector的旧空间满载了，如果客户端每新增加一个元素，vector的内部只是扩充了一个元素空间，其实这样是比较不明智的。因为所谓的扩充空间（无论多大），过程都是配置新空间——数据移动——释放旧空间，成本还是比较高的。vector维护的是一个连续的线性空间，所以vector支持随机访问。

在vector的动态增加大小的时候，并不是在原有的空间上持续增加成新的空间（无法保证原空间的后面还有可供配置的空间），而是以原大小的两倍另外配置一块较大的空间，然后将原来的内容拷贝过来，并释放原来的空间。因此，对vector的任何操作一旦引起了空间的重新配置，指向原vector的所有迭代器会都失效了，这是比较容易犯的一个错误。

下面我们来看一下vector里的函数：

三、vector中的reserve和resize的区别

我们先来看一下C++中对resize与reservede的表示：

reserve函数

void reserve(size_type size);

reserve( )函数为当前vector预留至少能容纳size个元素的空间。（实际空间可能大于size）

resize函数

void resize(size_type size,TYPE val);

resize( )函数改变当前vector的大小为size，且对新创建的元素赋值val

reserve：预留一定的空间

reserve是直接扩充到已经确定的大小，可以减少多次开辟、释放空间的问题，就可以提高效率，其次还可以减少多次要拷贝数据的问题。

reserve只是保证vector中的空间大小（capacity）最少达到参数所指定的大小n

在区间[0,n]的范围内，如果下标是index，vector[index]有可能是合法的，也有可能是非法的，具体视情况而定。

resize：重新分配大小

若要开辟的空间的size大于原来的size，那么resize之后要存放的数据就放在原size后的位置上。

若要开辟的空间小于原来的size则保留前n个数据（之后自动删除）

为了实现resize的语义，resize的接口做了两个保证：
1、保证区间[0, newsize]范围内的数据是有效的，下标index在这个区间内的话，那么vector[index]就是有效的。
2、保证区间[0, newsize]范围外的数据是无效的，下标index在这个区间外的话，那么vector[index]就是无效的。

reserve与resize的相同点：
就是它们都保证了vector空间的大小，至少达到它们参数所指定的大小。