vector起步与底层-三个指针迭代器失效与为模板升级内置类型

vector 起步与底层：三个指针、迭代器失效的现场，与"为了模板升级内置类型"

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一、vector 第一印象：和 string 高度相似，但少了两个东西

上手 vector 的第一个感受：用法和 string 高度相似 。毕竟 string 底层也是数组、也是动态扩容的顺序表，vector 只是把"字符"换成了任意类型 T。

但有两个东西 string 有、vector 没有：流插入和流提取。

想想其实合理------string 的每个元素是字符，整串打出来有天然的可读语义；vector 的元素类型是模板参数 T，编译器根本不知道你的自定义类型该怎么"流出去"。所以遍历 vector 只能走那三条老路：下标、迭代器、范围 for。

std::vector<std::string> v;
v.push_back("东神");
v.push_back("小东东");
for (auto e : v) {
    std::cout << e << std::endl;
}

还有一个和 string 的细节差异：string 底层是数组但会多开一块空间存 \0 ，vector 不需要------它没有"以什么结尾"的约定，_finish 指到哪就是哪。

二、构造与 push_back 里的临时对象

std::vector<std::string> v;
std::vector<int> c1{ 1, 2, 3 };

push_back 的签名是 void push_back(const value_type& val)，所以传 "张三" 时，走的是类型转换生成临时对象 的路：const char* → 临时 string → 挂到 const 引用上。同理 v2.push_back(A(2,2)) 是显式构造匿名对象，v2.push_back({3,3}) 是多参数的隐式转换------本质都是先生成临时对象，再进容器。

而匿名对象的本质就是生成一个临时对象，出了这一行代码就会死亡。

范围 for 那条伏笔在这里也对上了：范围 for 的本质就是将 *迭代器 赋值给 e ------auto 识别类型，再用拷贝构造出 e。一个是构造，一个是临时后拷贝，两码事。

三、底层结构：string 是三个指针，vector 也是三个指针

一般顺序表（C 语言版）的底层是 _size + _capacity 加一个定长/动态数组，两个成员。但 string 和 vector 的底层是三个指针：

_start        --------- 指向数据头
_finish       --------- 指向有效数据的尾（size 的位置）
_endofstorage --------- 指向容量尾（capacity 的位置）

所以 size() == _finish - _start、capacity() == _endofstorage - _start，全靠指针相减算出来。这个实现"有点像队列"------头、尾、capacity 三个游标的样子。

这也顺便解释了为什么拷贝构造要 size_t i = a._finish - a._start 这样先算长度、_start = new T[j] 再逐个搬------三个指针都要重新锚定到新空间。

四、迭代器失效：扩容那一刻，pos 变野指针

这是本篇的重点。场景：你在 erase/insert 里拿到了一个指向中间元素的迭代器 pos，然后一次扩容发生了------新开一块空间，数据整体搬家，旧空间释放。

扩容前：_start ──────────── 旧空间，pos 指向其中
扩容后：_start ────────► 新空间，旧空间已还给操作系统

pos 还指着旧空间，它成了野指针------这就是"迭代器失效"。

把条件说全，使传入指针失效有两个前置条件：

1. 传入指针参数------函数拿到了你的迭代器；
2. 要扩容------扩容后整体位置改变。

两个凑齐，传入的迭代器就废了。find 返回的指针也可能是失效的，因为空间可能在你 find 之后被重置了。所以规矩是：传入迭代器参数、函数内部又可能扩容的，就要返回其修正值 ------调用方拿返回值更新自己的迭代器，it = v.erase(it) 这个写法的由来就在这。

这就是"改变量内部数组的结构后，旧迭代器全部不可信"的本质：vector 的迭代器就是裸指针，指针指着的空间被换掉了。

五、size_t h(100); ------为了模板，C++ 给内置类型补了构造函数

底层1 笔记里那个 size_t h(100); 引出一段很有意思的推理：

模板之后，对于缺省参数和默认值，C++ 就不得不考虑内置类型的构造函数。所以：

int a = 110;   // 赋值初始化
int a(110);    // 构造式初始化------C++ 对内置类型进行了升级！

以前 C 语言里 int 哪来的构造函数？但模板泛型化之后，代码要写成对 T 一视同仁：T x; 得保证无论 T 是自定义类型还是 int 都能有一个"默认出来的值"。这样做就是为了适应模板------调默认构造，一般就是往 0 去靠近。内置类型在 C++ 里被补上了构造/析构的语法外衣，这是语言层面为了泛型做的让步。

六、写 vector 拷贝构造的三个提醒

笔记里给手写 vector 立了几条规矩：

1. 有资源，就要写深拷贝，否则默认生成的拷贝函数是浅拷贝------一个函数结束时释放了这个空间，后面二次析构直接崩。
2. 建议给成员定义缺省值 （C++11 的声明缺省值），针对于初始化列表------三个指针出生时就是 nullptr/0，忘了初始化也不至于带随机值上路。
3. 构造、拷贝构造、赋值重载是三个完全不同的函数 ：T a = 10 和 a = 10 调用的函数截然不同------前者是构造（含隐式转换），后者是赋值重载。

还有一句容易混的："数组自定义 和嵌套类 完全不是一个东西"------数组元素是自定义类型，只是逐个调用构造即可；嵌套类是成员 private 里声明了自定义类类型的那种，两者在拷贝、析构上的行为完全不同层级的深浅拷贝问题，下一篇展开。

收个尾

vector 这一章的开局三件事：

• 底层三指针，size/capacity 全是指针差值；
• 迭代器失效 = 扩容换空间 + 裸指针指着旧空间，所以可能扩容的接口都要返回修正值；
• 内置类型的"构造函数"是给模板铺路的 ------int a(110) 不是语法糖，是泛型时代的必需品。

下一篇进 memcpy 的坑：为什么 vector<string> 的扩容拷贝用 memcpy 会出大事。