【C++】std::vector源码浅析

素颜马尾好姑娘i 2022-08-18 01:57 205阅读 0赞

std::vector是stl标准模板库中的一个序列容器，其源码实现有几个特点：

（1）C++中include的标准头文件是没有“.h”后缀的，其实这是C++的一层包裹，内部实现还是在“.h”文件中完成的，以我们include的vector为例，其中还会include一些真正的vector实现文件，如“stl\_vector.h”。

（2）vector的实现有一些内部使用的函数和数据类型，它们以下划线“\_”开头。

（3）vector是个模板类，继承自\_Vector\_base，\_Vector\_base是个struct，它有一个嵌套的struct为\_Vector\_impl，其中有三个关键的指针成员变量，\_M\_start，\_M\_finish，\_M\_end\_of\_storage，明白这三个变量对vector的理解很有帮助。

（4）我们通常使用的vector接口，大部分是通过形如“\_M\_xxx”的内部函数实现的。

（5）vector的操作符首先实现了判等“==”和小于“<”，其它的操作符都是基于这两个操作符实现的。

（6）vector中有一些C++11引入的语法，可在源码中茶看得到。

下面看一下源码中的“vector”和“stl\_vector.h”都有什么内容。

/* vector */
    
    //>头文件普遍都有的宏保护, 防止多重include
    //>GNU C++ Library, 即libstdc++.so, 而非libc++.so
    //>lib库名不同也就是GNU与标准C++的不同实现的区别
    #ifndef _GLIBCXX_VECTOR
    #define _GLIBCXX_VECTOR 1
    
    //>pragma预处理用法
    //>告诉GCC该位置下面的include为系统头文件
    //>不影响该位置上面的部分
    #pragma GCC system_header
    
    /* 从下面的include可以看出, 有多个不同类型的vector. */
    
    //>算法相关的模板函数
    #include <bits/stl_algobase.h>
    //>用于内存分配的模板类
    //>typedef了许多常见的数据类型
    #include <bits/allocator.h>
    //>非标准的对象创建/销毁的模板函数
    //>如_Construct/_Destroy
    #include <bits/stl_construct.h>
    //>操作原始内存的模板函数
    //>从头文件的名字就可以看出, 函数并不初始化内存
    #include <bits/stl_uninitialized.h>
    //>正宗的vector模版类
    #include <bits/stl_vector.h>
    //>vector模板类的特化版本
    //>用bool特化的vector模板, 即vector<bool>
    #include <bits/stl_bvector.h> 
    //>模板函数, 获取迭代器Iterator的begin/end
    #include <bits/range_access.h>
    
    //>tcc版vector
    #ifndef _GLIBCXX_EXPORT_TEMPLATE
    # include <bits/vector.tcc>
    #endif
    
    //>debug版vector
    #ifdef _GLIBCXX_DEBUG
    # include <debug/vector>
    #endif
    
    //>profile版vector
    #ifdef _GLIBCXX_PROFILE
    # include <profile/vector>
    #endif
    
    #endif /* _GLIBCXX_VECTOR */
    
    
    /* stl_vector.h */
    
    //>头文件普遍都有的宏保护
    #ifndef _STL_VECTOR_H
    #define _STL_VECTOR_H 1
    
    //>Iterator迭代器通用的函数, 如distance/advance/next/prev
    #include <bits/stl_iterator_base_funcs.h>
    
    //>异常控制的几个函数声明
    #include <bits/functexcept.h>
    
    //>一些精巧的宏定义,typedef了一些数据类型
    #include <bits/concept_check.h>
    
    //>__cplusplus C++版本
    #if __cplusplus >= 201103L
    //>initializer_list模板类
    //>C++11引入的, 初始化列表, 提供了迭代器
    #include <initializer_list>
    #endif
    
    //>_GLIBCXX_VISIBILIT在c++config.h中有定义
    //>简单来说即__attribute__((__visibility__("default")))
    //>这个是gcc __attribute__的用法
    //>详细定义如下
    /*********** #define _GLIBCXX_HAVE_ATTRIBUTE_VISIBILITY 1 #if _GLIBCXX_HAVE_ATTRIBUTE_VISIBILITY # define _GLIBCXX_VISIBILITY(V) __attribute__((__visibility__(#V))) #else # define _GLIBCXX_VISIBILITY(V) _GLIBCXX_PSEUDO_VISIBILITY(V) #endif #ifndef _GLIBCXX_PSEUDO_VISIBILITY # define _GLIBCXX_PSEUDO_VISIBILITY(V) #endif **********/
    namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
    {
    //>_GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_CONTAINER在c++config.h中有定义
    //>这里即一个空的宏定义
    //>详细定义如下
    /********** #if defined(_GLIBCXX_DEBUG) || defined(_GLIBCXX_PROFILE) # define _GLIBCXX_STD_C __cxx1998 # define _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_CONTAINER \ namespace _GLIBCXX_STD_C { _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION # define _GLIBCXX_END_NAMESPACE_CONTAINER \ } _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION #endif #ifndef _GLIBCXX_STD_C # define _GLIBCXX_STD_C std #endif #ifndef _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_CONTAINER # define _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_CONTAINER #endif #ifndef _GLIBCXX_END_NAMESPACE_CONTAINER # define _GLIBCXX_END_NAMESPACE_CONTAINER #endif #define _GLIBCXX_INLINE_VERSION 0 #if _GLIBCXX_INLINE_VERSION # define _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION namespace __7 { # define _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION } #else # define _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION # define _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION #endif **********/
    _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_CONTAINER
    
      //>_Vector_base为vector的基类, 模板类
      //>_Tp是个具体的类型
      //>_Alloc为内存分配器, 可参照std::allocator
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        struct _Vector_base
        {
          //>typedef定义类型的别名
          //>typename表示其后的内容是个类型, 否则会被当作普通字段
          //>__gnu_cxx名字空间中的__alloc_traits是allocator的统一接口
          //>_Tp_alloc_type定义的简单形式如下
          //>typedef typename _Alloc::template rebind<_Tp>::other _Tp_alloc_type;
          //>如果模板参数_Alloc为std::allocator的话, _Tp_alloc_type的定义如下
          //>typedef typename allocator<_Tp> _Tp_alloc_type;
          typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::template
            rebind<_Tp>::other _Tp_alloc_type;
          //>同上, pointer即typedef typename _Tp_alloc_type::pointer pointer;
          //>同上, 如果模板参数_Alloc为std::allocator的话, pointer将非常简单, 如下所示
          //>typedef typename _Tp* pointer;
          //>绕了一大圈, 其实很简单！
          typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Tp_alloc_type>::pointer
            pointer;
    
          //>嵌套struct
          //>_Vector_base implementation
          struct _Vector_impl 
          : public _Tp_alloc_type
          {
            //>三个重要的指针成员变量, 贯穿于整个vector
            //>用集合的方法表示vector就是[_M_start, _M_finish)
            //>指向vector中第一个元素的地址
            pointer _M_start;
            //>指向vector中最后一个元素的下一个位置的地址
            pointer _M_finish;
            //>指向vector的容量的末地址
            pointer _M_end_of_storage;
    
            //>构造函数的两个版本
            //>初始化列表中调用了对应的基类构造函数
            //>初始化列表中初始化了各指针成员变量, 且初始化顺序与变量声明的顺序保持一致
            _Vector_impl()
            : _Tp_alloc_type(), _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0)
            { }
    
            _Vector_impl(_Tp_alloc_type const& __a)
            : _Tp_alloc_type(__a), _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0)
            { }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
            //>符号&&即rvalue, 右值引用, C++11引进的, 调用std::move
            //>符号&即lvalue, 传统的左值引用
            _Vector_impl(_Tp_alloc_type&& __a)
            : _Tp_alloc_type(std::move(__a)),
            _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0)
            { }
    #endif
    
            //>数据交换, 参数类型为&, 直接调用了std::swap
            //>交换的是三个指针成员变量
            void _M_swap_data(_Vector_impl& __x)
            {
              std::swap(_M_start, __x._M_start);
              std::swap(_M_finish, __x._M_finish);
              std::swap(_M_end_of_storage, __x._M_end_of_storage);
            }
          }; //> struct _Vector_impl
    
        public:
          //>stl中多处使用了typedef, 目的就是让数据类型更加简单、具体
          typedef _Alloc allocator_type;
    
          //>非const版本与const版本的_M_get_Tp_allocator
          //>使用static_cast把子类指针转化为父类指针, 即up-cast, 类型安全
          //>_GLIBCXX_NOEXCEPT即异常相关的宏定义
          /********** #ifndef _GLIBCXX_NOEXCEPT # if __cplusplus >= 201103L # define _GLIBCXX_NOEXCEPT noexcept # else # define _GLIBCXX_NOEXCEPT # endif #endif **********/
          //>noexcept是C++11引进的, 即不抛出任何异常, 等价于throw()
          _Tp_alloc_type&
          _M_get_Tp_allocator() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return *static_cast<_Tp_alloc_type*>(&this->_M_impl); }
    
          const _Tp_alloc_type&
          _M_get_Tp_allocator() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return *static_cast<const _Tp_alloc_type*>(&this->_M_impl); }
    
          //>获取allocator_type对象
          //>可理解为_Alloc<_Tp>类型的对象
          //>调用了某个版本的构造函数
          allocator_type
          get_allocator() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return allocator_type(_M_get_Tp_allocator()); }
    
          //>下面是几个版本的构造函数
          _Vector_base()
          : _M_impl() { }
    
          _Vector_base(const allocator_type& __a)
          : _M_impl(__a) { }
    
          //>参数__n指定了vector大小
          //>调用_M_create_storage分配内存
          _Vector_base(size_t __n)
          : _M_impl()
          { _M_create_storage(__n); }
    
          _Vector_base(size_t __n, const allocator_type& __a)
          : _M_impl(__a)
          { _M_create_storage(__n); }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>rvalue版本的几个构造函数
          _Vector_base(_Tp_alloc_type&& __a)
          : _M_impl(std::move(__a)) { }
    
          _Vector_base(_Vector_base&& __x)
          : _M_impl(std::move(__x._M_get_Tp_allocator()))
          { this->_M_impl._M_swap_data(__x._M_impl); }
    
          _Vector_base(_Vector_base&& __x, const allocator_type& __a)
          : _M_impl(__a)
          {
            if (__x.get_allocator() == __a)
              this->_M_impl._M_swap_data(__x._M_impl);
            else
            {
              size_t __n = __x._M_impl._M_finish - __x._M_impl._M_start;
              _M_create_storage(__n);
            }
          }
    #endif
    
          //>析构, 内存释放, 最终会调用到::operator delete操作符
          ~_Vector_base()
          { _M_deallocate(this->_M_impl._M_start, this->_M_impl._M_end_of_storage
                  - this->_M_impl._M_start); }
    
        public:
          //>成员变量类型为内嵌的struct, 一种简单的设计模式
          _Vector_impl _M_impl;
    
          //>内存分配, 最终会调用到::operator new操作符
          pointer
          _M_allocate(size_t __n)
          { return __n != 0 ? _M_impl.allocate(__n) : 0; }
    
          //>内存释放
          void
          _M_deallocate(pointer __p, size_t __n)
          {
            if (__p)
              _M_impl.deallocate(__p, __n);
          }
    
        private:
          //>私有的创建存储空间的函数
          //>调用上面的_M_Allocate来分配内存
          void
          _M_create_storage(size_t __n)
          {
            this->_M_impl._M_start = this->_M_allocate(__n);
            this->_M_impl._M_finish = this->_M_impl._M_start;
            this->_M_impl._M_end_of_storage = this->_M_impl._M_start + __n;
          }
        };
    
    
      //>真正的vector模板类, _Alloc默认类型为std::vector<_Tp>
      template<typename _Tp, typename _Alloc = std::allocator<_Tp> >
        //>protected方式继承自_Vector_base, 继承下来的public内容会将级至protected
        //>_Vector_base为struct, 默认的访问级别为public
        class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc>
        {
          //>_Alloc_value_type即_Tp
          typedef typename _Alloc::value_type _Alloc_value_type;
          //>concept_check.h中的宏, 作类型检查, 从最后一个参数可以看出对类型作何检查
          __glibcxx_class_requires(_Tp, _SGIAssignableConcept)
          __glibcxx_class_requires2(_Tp, _Alloc_value_type, _SameTypeConcept)
    
          //>_Base为vector基类的类型
          typedef _Vector_base<_Tp, _Alloc> _Base;
          //>_Tp_alloc_type可理解为_Alloc<_Tp>
          typedef typename _Base::_Tp_alloc_type _Tp_alloc_type;
          typedef __gnu_cxx::__alloc_traits<_Tp_alloc_type> _Alloc_traits;
    
        public:
          //>typedef常用的数据类型
          //>_Tp
          typedef _Tp value_type;
          //>Tp*
          typedef typename _Base::pointer pointer;
          //>const Tp*
          typedef typename _Alloc_traits::const_pointer const_pointer;
          //>_Tp&
          typedef typename _Alloc_traits::reference reference;
          //>const _Tp&
          typedef typename _Alloc_traits::const_reference const_reference;
          //>iterator
          typedef __gnu_cxx::__normal_iterator<pointer, vector> iterator;
          //>const_iterator
          typedef __gnu_cxx::__normal_iterator<const_pointer, vector> const_iterator;
          //>const_reverse_iterator
          typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
          //>reverse_iterator
          typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
          /********** namespace std { typedef __SIZE_TYPE__ size_t; typedef __PTRDIFF_TYPE__ ptrdiff_t; } **********/
          typedef size_t size_type;
          typedef std::ptrdiff_t difference_type;
          //>_Alloc
          typedef _Alloc allocator_type;
    
        protected:
          //>using常用于namespapce
          //>这个地方的using使用了基类的成员, 甚至可以使用基类的private成员
          //>C++11还引进了using的其它用法, 类似于typedef
          using _Base::_M_allocate;
          using _Base::_M_deallocate;
          using _Base::_M_impl;
          using _Base::_M_get_Tp_allocator;
    
        public:
          //>默认构造函数, vector为空
          vector()
          : _Base() { }
    
          //>指定_Alloc的构造函数, vector也为空
          //>explicit关键字, 构造函数可以传递一个参数时的惯用法, 防止类型隐式转换
          explicit
          vector(const allocator_type& __a)
          : _Base(__a) { }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>构造函数, 指定了vector大小和默认的内存分配器
          //>vector采取了默认的初始化方式, 调用_M_default_initialize
          explicit
          vector(size_type __n, const allocator_type& __a = allocator_type())
          : _Base(__n, __a)
          { _M_default_initialize(__n); }
    
          //>构造函数, 指定了vector大小、元素类型和默认的内存分配器
          //>通过指定的value_type初始化vector, 调用_M_fill_initialize
          vector(size_type __n, const value_type& __value,
             const allocator_type& __a = allocator_type())
          : _Base(__n, __a)
          { _M_fill_initialize(__n, __value); }
    #else
          //>构造函数, 指定了vector大小、默认的元素类型和默认的内存分配器
          //>同样, 调用_M_fill_initialize进行初始化
          explicit
          vector(size_type __n, const value_type& __value = value_type(),
             const allocator_type& __a = allocator_type())
          : _Base(__n, __a)
          { _M_fill_initialize(__n, __value); }
    #endif
    
          //>拷贝构造函数
          //>拷贝了同样的元素和内存分配器
          vector(const vector& __x)
          : _Base(__x.size(),
            _Alloc_traits::_S_select_on_copy(__x._M_get_Tp_allocator()))
          {
            this->_M_impl._M_finish =
              std::__uninitialized_copy_a(__x.begin(), __x.end(),
              this->_M_impl._M_start, _M_get_Tp_allocator());
          }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>rvalue版本的构造函数
          //>noexcept不抛出任何异常
          //>调用了std::move
          vector(vector&& __x) noexcept
          : _Base(std::move(__x)) { }
    
          //>指定了内存分配器的copy constructor
          //>调用了std::__uninitialized_copy_a
          vector(const vector& __x, const allocator_type& __a)
          : _Base(__x.size(), __a)
          {
            this->_M_impl._M_finish =
              std::__uninitialized_copy_a(__x.begin(), __x.end(),
              this->_M_impl._M_start, _M_get_Tp_allocator());
          }
    
          //>指定了内存分配器的move constructor
          //>当内存分配器不同时才进行真正的拷贝
          vector(vector&& __rv, const allocator_type& __m)
          : _Base(std::move(__rv), __m)
          {
            if (__rv.get_allocator() != __m)
            {
              this->_M_impl._M_finish =
                std::__uninitialized_move_a(__rv.begin(), __rv.end(),
                  this->_M_impl._M_start, _M_get_Tp_allocator());
              __rv.clear();
            }
          }
    
          //>初始化列表形式的构造函数, 会调用value_type类型的拷贝构造函数
          //>调用了_M_range_initialize
          vector(initializer_list<value_type> __l,
             const allocator_type& __a = allocator_type())
          : _Base(__a)
          {
            _M_range_initialize(__l.begin(), __l.end(),
              random_access_iterator_tag());
          }
    #endif
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>函数参数为迭代器的模板构造函数, 以及默认的内存分配器
          //>调用了_M_initialize_dispatch进行初始化
          template<typename _InputIterator,
            typename = std::_RequireInputIter<_InputIterator> >
            vector(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
              const allocator_type& __a = allocator_type())
            : _Base(__a)
            { _M_initialize_dispatch(__first, __last, __false_type()); }
    #else
          template<typename _InputIterator>
            vector(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
              const allocator_type& __a = allocator_type())
            : _Base(__a)
            {
              typedef typename std::__is_integer<_InputIterator>::__type _Integral;
              _M_initialize_dispatch(__first, __last, _Integral());
            }
    #endif
    
          //>析构函数, 清空vector中的元素
          //>需要注意的是, 如果vector中的元素为指针的话, 指针指向的内存需要我们自己管理
          ~vector() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { std::_Destroy(this->_M_impl._M_start, this->_M_impl._M_finish,
                  _M_get_Tp_allocator()); }
    
          //>赋值操作符
          vector&
          operator=(const vector& __x);
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>rvalue版本的赋值操作符
          //>constexpr是C++11引入的, 常量表达式
          //>调用了_M_move_assign
          vector&
          operator=(vector&& __x) noexcept(_Alloc_traits::_S_nothrow_move())
          {
            constexpr bool __move_storage = 
               _Alloc_traits::_S_propagate_on_move_assign()
               || _Alloc_traits::_S_always_equal();
            _M_move_assign(std::move(__x), integral_constant<bool, __move_storage>());
            return *this;
          }
    
          //>参数为initializer_list的赋值操作符
          //>直接调用assign进行赋值
          vector&
          operator=(initializer_list<value_type> __l)
          {
            this->assign(__l.begin(), __l.end());
            return *this;
          }
    #endif
    
          //>下面是几个版本的赋值函数assign
          //>新的数据会覆盖vector中原来的数据
          //>指定了vector的长度和元素类型, 调用了_M_fill_assign
          void
          assign(size_type __n, const value_type& __val)
          { _M_fill_assign(__n, __val); }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>assign参数为迭代器的模板函数
          //>调用_M_assign_dispatch
          template<typename _InputIterator,
              typename = std::_RequireInputIter<_InputIterator>>
            void
            assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last)
            { _M_assign_dispatch(__first, __last, __false_type()); }
    #else
          template<typename _InputIterator>
            void
            assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last)
            {
               typedef typename std::__is_integer<_InputIterator>::__type _Integral;
               _M_assign_dispatch(__first, __last, _Integral());
            }
    #endif
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>参数为initializer_list
          //>直接调用迭代器版本的assign函数, 代码简洁之道
          void
          assign(initializer_list<value_type> __l)
          { this->assign(__l.begin(), __l.end()); }
    #endif
    
          //>使用基类的分配器
          using _Base::get_allocator;
    
          //>下面是几个不同版本的begin/end函数
          //>用于获取不同版本的迭代器iterator/const_iterator
          //>begin返回的是指向vector第一个元素的迭代器
          //>end返回的是指向vector最后一个元素的下一个位置的迭代器
          iterator
          begin() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return iterator(this->_M_impl._M_start); }
    
          const_iterator
          begin() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return const_iterator(this->_M_impl._M_start); }
    
          iterator
          end() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return iterator(this->_M_impl._M_finish); }
    
          const_iterator
          end() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return const_iterator(this->_M_impl._M_finish); }
    
          //>下面是几个不同版本的rbegin/rend函数
          //>rbegin/rend与begin/end不同, 函数实现调用了end/begin, 返回的是返向迭代器
          //>用于获取不同版本的迭代器reverse_iterator/const_reverse_iterator
          //>rbegin返回的是指向vector最后一个元素的迭代器
          //>rend返回的是指向vector第一个元素的前一个位置的迭代器
          reverse_iterator
          rbegin() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return reverse_iterator(end()); }
    
          const_reverse_iterator
          rbegin() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return const_reverse_iterator(end()); }
    
          reverse_iterator
          rend() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return reverse_iterator(begin()); }
    
          const_reverse_iterator
          rend() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return const_reverse_iterator(begin()); }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>下面是几个const版本的迭代器函数
          //>cbegin/cend/crbegin/crend
          const_iterator
          cbegin() const noexcept
          { return const_iterator(this->_M_impl._M_start); }
    
          const_iterator
          cend() const noexcept
          { return const_iterator(this->_M_impl._M_finish); }
    
          const_reverse_iterator
          crbegin() const noexcept
          { return const_reverse_iterator(end()); }
    
          const_reverse_iterator
          crend() const noexcept
          { return const_reverse_iterator(begin()); }
    #endif
    
          //>获取vector实有的元素个数
          size_type
          size() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return size_type(this->_M_impl._M_finish - this->_M_impl._M_start); }
    
          //>获取vector可容纳元素个数的最大值
          //>但是这个最大值仅仅是个可能值, 有可能根本就达不到
          size_type
          max_size() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return _Alloc_traits::max_size(_M_get_Tp_allocator()); }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>下面是几个版本的resize, 重置vector大小
          //>vector可能被截短或者以一定的方式追加元素
          //>size变大时调用_M_default_append追加
          //>size变小时调用_M_erase_at_end移除多余的
          void
          resize(size_type __new_size)
          {
            if (__new_size > size())
              _M_default_append(__new_size - size());
            else if (__new_size < size())
              _M_erase_at_end(this->_M_impl._M_start + __new_size);
          }
    
          //>size变大时, 调用insert在vector尾端插入
          void
          resize(size_type __new_size, const value_type& __x)
          {
            if (__new_size > size())
              insert(end(), __new_size - size(), __x);
            else if (__new_size < size())
              _M_erase_at_end(this->_M_impl._M_start + __new_size);
          }
    #else
          //>带默认value_type的resize
          void
          resize(size_type __new_size, value_type __x = value_type())
          {
            if (__new_size > size())
              insert(end(), __new_size - size(), __x);
            else if (__new_size < size())
              _M_erase_at_end(this->_M_impl._M_start + __new_size);
          }
    #endif
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>调整vector容量
          //>当capacity()大于size()时, 这个函数就起作用了
          //>前者大小会减小为后者大小
          //>通过_M_shrink_to_fit来实现
          void
          shrink_to_fit()
          { _M_shrink_to_fit(); }
    #endif
    
          //>获取vector的容量
          //>从函数实现可以看出capacity不小于size
          size_type
          capacity() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return size_type(this->_M_impl._M_end_of_storage
                 - this->_M_impl._M_start); }
    
          //>判断vector是否为空
          //>实现是通过迭代器判断完成的
          bool
          empty() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return begin() == end(); }
    
          //>重置vector的容量, 使其接近于size()
          //>当__n超过max_size()时会有异常std::length_error
          void
          reserve(size_type __n);
    
          //>元素访问操作符, const与非const两个版本
          //>需要注意的是, 函数实现没有检查vector索引的有效性
          //>vector索引有可能越界, 后果...断错误
          reference
          operator[](size_type __n)
          { return *(this->_M_impl._M_start + __n); }
    
          const_reference
          operator[](size_type __n) const
          { return *(this->_M_impl._M_start + __n); }
    
        protected:
          //>vector索引的有效性检查, 用于at()
          //>索引越界时会抛出std::out_of_range异常
          void
          _M_range_check(size_type __n) const
          {
            if (__n >= this->size())
              __throw_out_of_range(__N("vector::_M_range_check"));
          }
    
        public:
          //>元素访问, const与非const两个版本
          //>调用了_M_range_check()进行索引的有效性检查
          reference
          at(size_type __n)
          {
            _M_range_check(__n);
            return (*this)[__n]; 
          }
    
          const_reference
          at(size_type __n) const
          {
            _M_range_check(__n);
            return (*this)[__n];
          }
    
          //>front/back返回vector的第一个/最后一个元素
          //>函数实现对是begin()/end()返回的迭代器取引用
          //>如果vector为空的话, 函数返回的结果是不可预料的...
          reference
          front()
          { return *begin(); }
    
          const_reference
          front() const
          { return *begin(); }
    
          reference
          back()
          { return *(end() - 1); }
    
          const_reference
          back() const
          { return *(end() - 1); }
    
          //>获取vector第一个元素, 返回指针
          //>函数实现调用了front()
    #if __cplusplus >= 201103L
          _Tp*
    #else
          pointer
    #endif
          data() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return std::__addressof(front()); }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          const _Tp*
    #else
          const_pointer
    #endif
          data() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { return std::__addressof(front()); }
    
          //>追加一个元素到vector末尾
          //>从函数实现可以看出, 当size()小于capacity()时
          //>在vector末尾直接构建一个元素, 常量耗时
          //>否则会根据__cplusplus版本做不同的事
          void
          push_back(const value_type& __x)
          {
            if (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage)
            {
              _Alloc_traits::construct(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish, __x);
              ++this->_M_impl._M_finish;
            }
            else
    #if __cplusplus >= 201103L
              _M_emplace_back_aux(__x);
    #else
              _M_insert_aux(end(), __x);
    #endif
          }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>rvalue版本
          //>通过emplace_back实现
          void
          push_back(value_type&& __x)
          { emplace_back(std::move(__x)); }
    
          //>emplace_back与push_back不同
          //>emplace_back是在vector末尾直接构建一个元素
          //>而push_back是复制、移动一个元素到vector末尾
          //>不定参数的模板函数
          template<typename... _Args>
            void
            emplace_back(_Args&&... __args);
    #endif
    
          //>从vector末尾移除一个元素
          //>操作的自然是_M_finish指针
          void
          pop_back()
          {
            --this->_M_impl._M_finish;
            _Alloc_traits::destroy(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish);
          }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>在__position前emplace一个元素
          //>原理同emplace_back
          template<typename... _Args>
            iterator
            emplace(iterator __position, _Args&&... __args);
    #endif
    
          //>下面是几个版本的insert
          //>在指定的位置插入元素
          iterator
          insert(iterator __position, const value_type& __x);
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>通过emplace来insert rvalue版本的元素
          iterator
          insert(iterator __position, value_type&& __x)
          { return emplace(__position, std::move(__x)); }
    
          //>参数为initializer_list时直接调用迭代器版本的insert
          void
          insert(iterator __position, initializer_list<value_type> __l)
          { this->insert(__position, __l.begin(), __l.end()); }
    #endif
    
          //>调用_M_fill_insert
          void
          insert(iterator __position, size_type __n, const value_type& __x)
          { _M_fill_insert(__position, __n, __x); }
    
          //>迭代器版本的insert
          //>调用_M_insert_dispatch
    #if __cplusplus >= 201103L
          template<typename _InputIterator,
               typename = std::_RequireInputIter<_InputIterator>>
            void
            insert(iterator __position, _InputIterator __first,
               _InputIterator __last)
            { _M_insert_dispatch(__position, __first, __last, __false_type()); }
    #else
          template<typename _InputIterator>
            void
            insert(iterator __position, _InputIterator __first,
               _InputIterator __last)
            {
              typedef typename std::__is_integer<_InputIterator>::__type _Integral;
              _M_insert_dispatch(__position, __first, __last, _Integral());
            }
    #endif
    
          //>erase移除指定位置的元素
          iterator
          erase(iterator __position);
    
          //>erase移除指定范围的元素
          iterator
          erase(iterator __first, iterator __last);
    
          //>交换两个vector中的内容
          //>其实交换的就是_Vector_base::_Vector_impl中的三个指针
          void
          swap(vector& __x)
    #if __cplusplus >= 201103L
            noexcept(_Alloc_traits::_S_nothrow_swap())
    #endif
          {
            this->_M_impl._M_swap_data(__x._M_impl);
            _Alloc_traits::_S_on_swap(_M_get_Tp_allocator(),
              __x._M_get_Tp_allocator());
          }
    
          //>清空vector
          //>调用_M_erase_at_end
          void
          clear() _GLIBCXX_NOEXCEPT
          { _M_erase_at_end(this->_M_impl._M_start); }
    
        protected:
          //>_M_allocate_and_copy
          //>从函数名可以看出
          //>先allocate内存, 再copy数据
          //>使用了异常处理
          //>有异常时需要释放刚才分配的内存并再次抛出异常
          //>__try/__catch/__throw_exception_again定义在exception_define.h中
          /********** #ifndef __EXCEPTIONS // If -fno-exceptions, transform error handling code to work without it. # define __try if (true) # define __catch(X) if (false) # define __throw_exception_again #else // Else proceed normally. # define __try try # define __catch(X) catch(X) # define __throw_exception_again throw #endif **********/
          template<typename _ForwardIterator>
            pointer
            _M_allocate_and_copy(size_type __n,
              _ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last)
            {
              pointer __result = this->_M_allocate(__n);
              __try
              {
                std::__uninitialized_copy_a(__first, __last, __result,
                  _M_get_Tp_allocator());
                return __result;
              }
              __catch(...)
              {
                _M_deallocate(__result, __n);
                __throw_exception_again;
              }
            }
    
    
          //>_M_initialize_dispatch
          //>从函数名可以看出
          //>分配了指定字节的内存后需要进行初始化
          //>初始化调用_M_fill_initialize
          template<typename _Integer>
            void
            _M_initialize_dispatch(_Integer __n, _Integer __value, __true_type)
            {
              this->_M_impl._M_start = _M_allocate(static_cast<size_type>(__n));
              this->_M_impl._M_end_of_storage =
                this->_M_impl._M_start + static_cast<size_type>(__n);
              _M_fill_initialize(static_cast<size_type>(__n), __value);
            }
    
          //>_M_initialize_dispatch
          //>迭代器版本
          //>初始化调用_M_range_initialize
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_initialize_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
              __false_type)
            {
              typedef typename std::iterator_traits<_InputIterator>::
                iterator_category _IterCategory;
              _M_range_initialize(__first, __last, _IterCategory());
            }
    
          //>根据迭代器指向的内容初始化当前vector
          //>函数的第三个参数是个哑元
          //>根据哑元类型的不同, 有两个版本的_M_range_initialize
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_range_initialize(_InputIterator __first,
                _InputIterator __last, std::input_iterator_tag)
            {
              for (; __first != __last; ++__first)
    #if __cplusplus >= 201103L
              emplace_back(*__first);
    #else
              push_back(*__first);
    #endif
            }
    
          template<typename _ForwardIterator>
            void
            _M_range_initialize(_ForwardIterator __first,
                _ForwardIterator __last, std::forward_iterator_tag)
            {
              const size_type __n = std::distance(__first, __last);
              this->_M_impl._M_start = this->_M_allocate(__n);
              this->_M_impl._M_end_of_storage = this->_M_impl._M_start + __n;
              this->_M_impl._M_finish =
                std::__uninitialized_copy_a(__first, __last,
                  this->_M_impl._M_start,
                  _M_get_Tp_allocator());
            }
    
          //>_M_fill_initialize
          void
          _M_fill_initialize(size_type __n, const value_type& __value)
          {
            std::__uninitialized_fill_n_a(this->_M_impl._M_start, __n, __value,
              _M_get_Tp_allocator());
            this->_M_impl._M_finish = this->_M_impl._M_end_of_storage;
          }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>_M_default_initialize
          void
          _M_default_initialize(size_type __n)
          {
            std::__uninitialized_default_n_a(this->_M_impl._M_start, __n,
               _M_get_Tp_allocator());
            this->_M_impl._M_finish = this->_M_impl._M_end_of_storage;
          }
    #endif
    
          //>两个_M_assign_dispatch函数
          template<typename _Integer>
            void
            _M_assign_dispatch(_Integer __n, _Integer __val, __true_type)
            { _M_fill_assign(__n, __val); }
    
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_assign_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                __false_type)
            {
              typedef typename std::iterator_traits<_InputIterator>::
                iterator_category _IterCategory;
              _M_assign_aux(__first, __last, _IterCategory());
            }
    
          //>两个_M_assign_aux函数
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_assign_aux(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                std::input_iterator_tag);
    
          template<typename _ForwardIterator>
            void
            _M_assign_aux(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last,
                std::forward_iterator_tag);
    
          //>_M_fill_assign
          void
          _M_fill_assign(size_type __n, const value_type& __val);
    
          //>两个_M_insert_dispatch函数
          template<typename _Integer>
            void
            _M_insert_dispatch(iterator __pos, _Integer __n, _Integer __val,
                __true_type)
            { _M_fill_insert(__pos, __n, __val); }
    
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_insert_dispatch(iterator __pos, _InputIterator __first,
                _InputIterator __last, __false_type)
            {
              typedef typename std::iterator_traits<_InputIterator>::
                iterator_category _IterCategory;
              _M_range_insert(__pos, __first, __last, _IterCategory());
            }
    
          //>两个_M_range_insert函数
          template<typename _InputIterator>
            void
            _M_range_insert(iterator __pos, _InputIterator __first,
                _InputIterator __last, std::input_iterator_tag);
    
          template<typename _ForwardIterator>
            void
            _M_range_insert(iterator __pos, _ForwardIterator __first,
                _ForwardIterator __last, std::forward_iterator_tag);
    
          //>_M_fill_insert
          void
          _M_fill_insert(iterator __pos, size_type __n, const value_type& __x);
    
    #if __cplusplus >= 201103L
          //>用于resize(n)
          void
          _M_default_append(size_type __n);
    
          //>_M_shrink_to_fit
          bool
          _M_shrink_to_fit();
    #endif
    
    #if __cplusplus < 201103L
          //>用于insert(p, x)
          void
          _M_insert_aux(iterator __position, const value_type& __x);
    #else
          template<typename... _Args>
            void
            _M_insert_aux(iterator __position, _Args&&... __args);
    
          //>_M_emplace_back_aux
          template<typename... _Args>
            void
            _M_emplace_back_aux(_Args&&... __args);
    #endif
    
          //>vector大小检查
          size_type
          _M_check_len(size_type __n, const char* __s) const
          {
            if (max_size() - size() < __n)
              __throw_length_error(__N(__s));
    
            const size_type __len = size() + std::max(size(), __n);
            return (__len < size() || __len > max_size()) ? max_size() : __len;
          }
    
          //>用于erase(q1, q2), clear(), resize(), _M_fill_assign
          void
          _M_erase_at_end(pointer __pos)
          {
            std::_Destroy(__pos, this->_M_impl._M_finish, _M_get_Tp_allocator());
            this->_M_impl._M_finish = __pos;
          }
    
    #if __cplusplus >= 201103L
        private:
          //>两个_M_move_assign
          void
          _M_move_assign(vector&& __x, std::true_type) noexcept
          {
            vector __tmp(get_allocator());
            this->_M_impl._M_swap_data(__tmp._M_impl);
            this->_M_impl._M_swap_data(__x._M_impl);
            if (_Alloc_traits::_S_propagate_on_move_assign())
              std::__alloc_on_move(_M_get_Tp_allocator(),
                __x._M_get_Tp_allocator());
          }
    
          void
          _M_move_assign(vector&& __x, std::false_type)
          {
            if (__x._M_get_Tp_allocator() == this->_M_get_Tp_allocator())
              _M_move_assign(std::move(__x), std::true_type());
            else
            {
              this->assign(std::__make_move_if_noexcept_iterator(__x.begin()),
                  std::__make_move_if_noexcept_iterator(__x.end()));
              __x.clear();
            }
          }
    #endif
        };
    
    
      //>下面是几个全局的比较操作符, 全部inline
      //>两个基本的操作符是==和<
      //>其它所有的操作符都基于==和<
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator==(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        {
          return (__x.size() == __y.size()
            && std::equal(__x.begin(), __x.end(), __y.begin())); }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator<(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        {
          return std::lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
             __y.begin(), __y.end()); }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator!=(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        { return !(__x == __y); }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator>(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        { return __y < __x; }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator<=(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        { return !(__y < __x); }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline bool
        operator>=(const vector<_Tp, _Alloc>& __x, const vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        { return !(__x < __y); }
    
      template<typename _Tp, typename _Alloc>
        inline void
        swap(vector<_Tp, _Alloc>& __x, vector<_Tp, _Alloc>& __y)
        { __x.swap(__y); }
    
    _GLIBCXX_END_NAMESPACE_CONTAINER
    } // namespace std
    
    #endif /* _STL_VECTOR_H */