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深入浅出之STL源码分析2_类模版

news 来源：原创 2025/5/11 8:00:29

1.引言

我在上面的文章中讲解了vector的基本操作，然后提出了几个问题。

STL之vector基本操作-CSDN博客

1.刚才我提到了我的编译器版本是g++ 11.4.0，而我们要讲解的是STL（标准模板库），那么二者之间的关系是什么？STL安装后我们到哪里去看源码？

2.我们引入了头文件#include<vector>

这里的vector的内容是什么？

3.vector<int> test_vector; 这中定义方式是干什么？<>的作用是什么？

4.test_vector.push_back(22); 对于stl源码底层到底做了什么？把对应的数据插入到了哪个地址了？

什么时候分配的虚拟内存？什么时候扩容？什么时候会分配物理内存？

我现在来一一解答，但是我现在不是从第一个问题讲起，而是先讲下第三个问题。

3.vector<int> test_vector; 这中定义方式是干什么？<>的作用是什么？

这样的话，我就要从类模版讲起来，因为这个是类模板的实例化，生成了一个类对象。

那么我们先从源码看起，看看类模板是怎么定义的？

2.类模板的声明

我们看下vector的定义：

看代码是继承了_Vector_base，我们今天就从_Vector_base看起，来一步步解开模版的神秘面纱。

/// See bits/stl_deque.h's _Deque_base for an explanation.template<typename _Tp, typename _Alloc>struct _Vector_base{typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::templaterebind<_Tp>::other _Tp_alloc_type;typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Tp_alloc_type>::pointerpointer;public:typedef _Alloc allocator_type;_Vector_base(const allocator_type& __a) _GLIBCXX_NOEXCEPT: _M_impl(__a) { }}

我没有把源码的定义都粘贴过来，因为代码量比较大

3. 类模板成员函数的定义

template<typename T1, typename T2>

struct _Vector_base{

}

我们知道这里进行了类模板的声明。在类模版的内部，T1和T2可以像其他任何类型一样，用于声明成员变量和成员函数。

这里要注意struct的成员默认是public的：

用这个模版类型 _Alloc 直接或者间接的定义了三个成员变量一个成员函数。

我们先看这个

 typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Tp_alloc_type>::pointerpointer;

这里的typedef定义一个新的类型，特别注意这个typename,主要是为了声明后的是一个类型，
这个typename可以参考，模版中的typename关键字详解-CSDN博客

我们再看下后面两个：

public:typedef _Alloc allocator_type;_Vector_base(const allocator_type& __a) _GLIBCXX_NOEXCEPT: _M_impl(__a) { }

typedef就是定义新的类型，allocator_type 就是分配器类型，主要是分配内存使用：

下面是一个构造函数，直接使用这个allocator_type也就是使用了第二个模版参数类型 _Alloc。

而我们的这个例子中，_Vector_base相关的成员函数都是内联实现的，为了介绍的全面性，我们找一个成员函数，不是内联实现的来讲解下，我们抽取一个vector的reserve方法，来讲解，继续看下源码。

//vector的成员函数声明
// /usr/include/c++/11/bits/stl_vector.h
template<typename _Tp, typename _Alloc = std::allocator<_Tp> >class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc>{public:voidreserve(size_type __n);}

我们看到reserve函数里的参数，没有用到模版参数，但是它的实现分离的时候，还是要按照正规的标准写法来写，它的实现如下所示：

// /usr/include/c++/11/bits/vector.tcc
template<typename _Tp, typename _Alloc>voidvector<_Tp, _Alloc>::reserve(size_type __n){//去掉中间代码...}

我们就可以知道如何定义一个类模版成员函数了。

在函数的开头，要写上模版的开头，

template<typename _Tp, typename _Alloc>

然后写函数返回值， void

然后写类名，也就是函数的限制符，属于哪个类的，这里很关键，要带着模版参数。

vector<_Tp, _Alloc>::

4.类模版的使用

我们看上面的例子，已经定义了类模版，那么如何使用类模版呢？

为了使用类模版对象，你必须显示地制指定模版实参。

我们再来看下vector的定义

//vector的成员函数声明
// /usr/include/c++/11/bits/stl_vector.h
template<typename _Tp, typename _Alloc = std::allocator<_Tp> >class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc>{public:voidreserve(size_type __n);}

我们看到它需要两个模版实参，但是因为第二个模版参数有了默认值，typename _Alloc = std::allocator<_Tp>

所以我们指定一个就可以了。vector<int> test_vector;

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char *argv[]){vector<int> test_vector;test_vector.push_back(22);std::cout << test_vector.back() << std::endl;return 0;
}

这里的语法就是，vector后面要跟<>,里面放模版实参，多个实参用，分割开。当然这里的实参一般是一个类型。

今天这篇文章就讲解到这里，在下面我们会继续讲解，实例化和特化，以及全特化，偏特化等概念。