STL——list and vector

这节学习下stl中list和vector的底层实现原理。这里我主要针对侯捷老师讲解的STL源码剖析进行总结。
简易实现

list实现原理

上图很好的展示了一个list类的构成，其主要包含迭代器，并且其成员类型是list_node *指针，因此一个list的大小其实就是一个list_node *指针的大小。list实际上是双向链表，为了符合前闭后开的原则，链表中会有一个尾部空结点即图中灰色部分，其不属于我们list中的数据。每个list_node结点包含三个数据，前向指针，后向指针和本身包含的数据。

list_iterator

迭代器的具体实现，迭代器的成员类型是_list_node，就是指向结点的指针，这里需要注意的是四个迭代器函数的实现。

下面函数是前向++的实现，返回的是迭代器的引用，上面函数是后向++的实现，返回的是旧迭代器。

这里是两个操作符重载的实现。

vector实现原理

一个vector实际上是动态数组，其内存分配是一段连续空间，每个vector类有三个成员，即三个迭代器指针，start是起始指针，finish是数据结尾指针，end_of_storage是容量结尾指针，容量通常大于等于数据量大小，如果数据量大于vector的容量需要进行2倍扩容。

上图是push_back函数的实现，当finish指针不等于end_of_storage时即当前未达到容量极限时，直接进行添加数据即可，当数据量等于容量时，此时容量已满，需要进行扩容处理，即调用insert_aux函数。

上图是具体的扩容函数insert_aux，该函数的大致功能是，重新申请一块大小是原来两倍的内存，并将原vector中的元素全部拷贝过来，添加新元素x，最后释放原vector的内存，并更新start,finish和end_of_storage指针，使其指向新的内存块。因此在每次扩容时都会大量调用拷贝构造函数(拷贝原来的元素到新的内存块)，这会造成大量的成本开销。

vector_iterator

vector的迭代器实现就十分简单了，只需要是一种指向内存的指针即可。