STL源码笔记（9）—序列式容器之vector（二）

梦里梦外; 2022-07-28 11:59 180阅读 0赞

# STL源码笔记（9）—序列式容器之vector（二） #

## vector的操作 ##

在使用**`vector`**的时候，通常有一些操作来获取容器的状态以及访问容器中的元素，他们以**`vector`**模板类中的方法来体现，我们在**`stl_vector.h`**中可以看到它们的具体实现，例如：

template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
    {
    //...
    public:
      iterator begin() { return _M_start; }
      const_iterator begin() const { return _M_start; }
      iterator end() { return _M_finish; }
      const_iterator end() const { return _M_finish; }
    
      reverse_iterator rbegin()
        { return reverse_iterator(end()); }
    
      const_reverse_iterator rbegin() const
        { return const_reverse_iterator(end()); }
    
      reverse_iterator rend()
        { return reverse_iterator(begin()); }
    
      const_reverse_iterator rend() const
        { return const_reverse_iterator(begin()); }
    
      size_type size() const
        { return size_type(end() - begin()); }
    
      size_type capacity() const
        { return size_type(_M_end_of_storage - begin()); }
    
      bool empty() const
        { return begin() == end(); }
    
      reference operator[](size_type __n) { return *(begin() + __n); }
      const_reference operator[](size_type __n) const { return *(begin() + __n); }
    
      //...
      reference front() { return *begin(); }
      const_reference front() const { return *begin(); }
      reference back() { return *(end() - 1); }
      const_reference back() const { return *(end() - 1); }
    };

## reverse\_iterator简介 ##

上述方法都是指针操作，比较好理解，这里有个地方引起了我的注意，**`reverse_iterator`**，记得我们要逆置容器的时候通常是可以这样的：

vector<int>vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vector<int>reverse_vec(vec.rbegin(), vec.rend());
    cout << reverse_vec[0] << ","<<reverse_vec[1] << endl;//输出2,1

要知道逆置的原理，就得知道**`reverse_iterator`**究竟是个什么东西：  
首先，在**`stl_vector.h`**文件中有如下定义：

template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
    {
    //...
      typedef value_type* iterator;
      typedef const value_type* const_iterator;
    //...
    // 这里实际上是stl_iterator.h文件中定义的一个模板类
      typedef reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
      typedef reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
    //...
    };

**`reverse_iterator`**是**`stl_iterator.h`**文件中定义的一个模板类。  
这个类有4个需要注意的地方：

> 1.  数据类型
> 2.  base()返回当前指针
> 3.  \*（解引用）操作符
> 4.  构造函数

template <class _Iterator>
    class reverse_iterator 
    {
    protected:
      _Iterator current;
    public:
    
      //构造函数
      reverse_iterator() {}
      explicit reverse_iterator(iterator_type __x) : current(__x) {}
    //...  
      iterator_type base() const { return current; }
      reference operator*() const {
        _Iterator __tmp = current;
        return *--__tmp;
      }
    }

这样很容易看出，实际上例如**`rbegin()`**是以**`end()`**为参数调用了**`reverse_iterator`**的构造函数，这样**`current`**指向了**`end()`**也就达到逆序的目的。

还有一个令我疑惑的地方就在于，\*（解引用）操作符，为何要自减一次？  
于是做了一个测试：

vector<int>vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);
    vec.push_back(4);
    vector<int>::reverse_iterator it1 = vec.rend();
    vector<int>::reverse_iterator it2 = vec.rbegin();

这里it1内部的指针应该指向vec中的第一个元素1，而it2指向vec中的最后一个元素的后一个位置（前闭后开），这样就不难理解自减的含义了，也正是因为这个原因，当我们直接访问it1时会报错：

cout << *it1<<endl;//error

it1中**`current`**指针指向**`begin()`**，而自减后就指向第一个元素的前一个位置了，这样就好像与“**`end()`**表示最后一个元素的后一个位置”相呼应了。

最后，类中定义的**`base()`**方法返回的是**`current`**指针，这个函数外部可以访问，但是貌似一般不用，如果使用的话应该是如下形式吧：

vector<int>vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);
    vec.push_back(4);
    vector<int>::iterator it1 = vec.rend().base();
    vector<int>::iterator it2 = vec.rbegin().base();
    cout << *it1 << endl;//1
    cout << *(it2 - 1) << endl;//4

### reverse\_iterator总结 ###

关于**`reverse_iterator`**就没有什么了，里面的任何操作都是对原指针相反的操作，不然怎么叫逆序迭代器呢？当我们使用**`rbegin()`**和**`rend()`**时，已经默认把容器倒着看了，但容器存储元素的顺序逻辑并没有改变，所以内部的指针操作相反，而又由于要与**`begin()和end()`**的前闭后开相呼应，解引用的时候要自减1。  
例如：

vector<int>vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);
    vec.push_back(4);
    //此时容器存储的顺序逻辑是1 2 3 4
    auto it = vec.rend();//current实际指向begin()，而从类的角度来看，是指向begin()之前的位置
    //it中current指针指向元素1
    //cout<<*it<<endl;//error
    it --;
    //在内部current的操作为自增1
    cout << *it<<endl;//这里是1不是2的原因是之前提到解引用要自减