1. vector概述

vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。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，我们可以安心使用vector，吃多少用多少。

vector其实就是动态的顺序表，它是在管理数组，并且它是一个类模板，可以实例化为不同类型的类，来供我们使用。其中STL标准模板库给我们提供了很多的成员函数接口来供我们使用，使我们编程的效率大大提高。本篇文章将会介绍如何使用vector，还有vector的底层原理，并且对其进行一个简单的模拟实现。

2. vector的数据结构

vector所采用的数据结构非常简单：线性的连续空间。它以两个迭代器start和finish分别指向配置得来的连续空间中目前已被使用的范围，并以迭代器end_of_storage指向整块连续空间的尾端。

为了降低空间配置时的速度成本，vector实际配置的大小可能比客户端需求量更大一些，以备将来可能的扩充，这边是容量（capacity）的概念。换句话说，一个vector的容量永远大于或等于其大小。一旦容量等于大小，便是满载，下次再有新增元素，整个vector就得另觅居所。如下图所示

2.1. vector的模拟实现

SGI版本的源码可以看到vector的成员变量就只有三个，start，finish, end_of_storage.

还有一些typedef声明如下。

2.2. vector的构造函数

根据官方文档给出的几个构造函数，本人这里对其进行了模拟，忽略空间配置器，代码如下。

2.3. vector 的扩容

关于vector的扩容，所谓的动态增加大小，并不是在原空间之后接续新空间（因为无法保证原空间后还有可用的空间），而是以原大小的两倍另外配置一块较大空间，然后将原内容拷贝过来，然后才开始在原内容之后构造新元素，并释放原空间。

vector的扩容机制涉及到两个函数，如下图。

它们的模拟实现具体如下：

过程如下图所示：

3. vector的增删查改

3.1. 增

vector常要的新增元素的接口是push_back 和 insert两个。

push_back的模拟实现如下图所示：

insert的模拟实现如下图所示：

关于insert这里要注意迭代器的问题。

在不涉及到扩容的时候，插入元素是没有任何问题的。

但设计到了扩容问题，迭代器就可能会有失效的问题。

我们看到运行结果是没问题，但是我们要考虑到异地扩容的问题。

在上面讲过扩容问题的时候，会涉及到异地扩容的问题，所以在insert里是对pos迭代器做了更新处理的。假如没有做处理的话，pos会有野指针的问题。

那上面运行的结果没问题也不代表迭代器没有问题，我们拿it来读取一下看看。

可以看到运行结果的返回值不是0，代表运行出错了。

3.2. 删

删常用的接口是erase和pop_back。

erase的模拟实现如下图所示：

pop_back的模拟实现如下所示：

同样的，在vector进行erase的时候也是会存在迭代器失效的问题的。

就是在删除之后，我继续对原来迭代器进行读取，发现代码是运行错误的，也就是迭代器失效了。

但是如果说，我还是要在原来迭代器的位置进行操作，我该怎么办呢？

如果是这样的话，可以用一个迭代器来接收新的返回值或者做更新处理，然后进行操作。

如下所示，这样的运行结果就是正确的了。

vector不管新增还是删除，默认迭代器都是失效的，如果想在原来迭代器的位置进行操作，可以用返回值来进行相应的操作。

3.3. 查

对于vector常见的查接口就是[]和front和back。

实际就是我们常用的数组访问元素的[]，具体模拟实现如下。

front这个接口就是访问数组的第一个元素，类似a[0]。

back就是直接返回数组的最后一个元素。

3.4. 改

这个介绍一个不常用的接口，assign。

4. 总结

通过对vector的简单模拟实现，以及查看stl源码，可以很好的了解vector的底层原理，以及了解vector的优缺点，从而更好的使用官方提供的模板库。