C++ 22. Внутреннее устройство vector

• Обсуждение темы контейнеров и их внутреннего устройства.  

• Обещание разобрать основные методы и их реализацию.  

• Упоминание о скрытых тонкостях и пасхалках в стандартных контейнерах.  

• Начало работы с вектором.  

• Объявление темы: "Контейнеры, пункт девять-один - разбор вектора".  

• Упоминание, что не все детали будут рассмотрены, и анонс будущих тем.  

• Объяснение, что вектор - это динамический массив.  

• Указание на необходимость шаблонного типа и полей: указатель на массив, размер и емкость.  

• Объяснение разницы между размером и емкостью.  

• Описание методов вектора: size, capacity, reserve, resize.  

• Объяснение, как эти методы работают и их влияние на размер и емкость.  

• Демонстрация работы методов на примере.  

• Объяснение метода resize.  

• Описание наивной реализации resize и её недостатков.  

• Переход к обсуждению метода reserve.  

• Объяснение метода reserve.  

• Описание наивной реализации reserve и её проблем.  

• Переход к обсуждению метода shrink_to_fit.  

• Объяснение метода push_back.  

• Описание наивной реализации push_back и её недостатков.  

• Переход к обсуждению проблем с наивной реализацией и их решений.  

• Обсуждение проблемы с конструктором по умолчанию в C++.  

• Если нет конструктора по умолчанию, нужно вызывать с двумя параметрами.  

• Реализация вектора требует наличия конструктора по умолчанию.  

• Реализация резерва создает объекты по умолчанию, что может быть плохо.  

• Объекты могут захватывать ресурсы, что может привести к проблемам.  

• Нужно резервировать память, а не создавать объекты.  

• Нужно выделить память для массива, а не использовать массив указателей.  

• Использование char для выделения памяти не оптимально.  

• Лучше использовать тип byte для выделения 8 байт.  

• Оператор присваивания вызывает деструктор для левого объекта.  

• Нужно использовать конструктор копирования для создания объектов.  

• Использование placement new для явного вызова конструктора.  

• Оператор delete вызывает деструкторы для всех объектов в массиве.  

• Это может привести к ошибкам, если объекты не были созданы.  

• Нужно явно вызывать деструкторы для объектов, чтобы избежать ошибок.  

• Обсуждение вызова деструктора для объектов.  

• Использование интерпрет каста для удаления объектов.  

• Объяснение, почему не вызываются деструкторы для массивов байт.  

• Различие между реализациями векторов на C++ и C.  

• Необходимость исправления ошибок в реализации.  

• Обсуждение использования оператора new для создания объектов.  

• Пушбэк как вопрос для проверки знаний C++.  

• Проблемы с безопасностью исключений в реализации пушбэка.  

• Необходимость строгой гарантии безопасности исключений.  

• Исключение в конструкторе копирования и его последствия.  

• Необходимость очистки старых объектов и освобождения памяти.  

• Обработка исключений в деструкторах и конструкторах копирования.  

• Исключение при вызове new и его последствия.  

• Обсуждение необходимости дополнительной обработки исключений.  

• Гарантия работы оператора new и возможные ошибки операционной системы.  

• Функция std::copy_n из стандартной библиотеки.  

• Принимает итераторы и возвращает место, куда дошла копия.  

• Вызывает деструкторы объектов, если что-то пошло не так.  

• Копирует объекты из одного диапазона в другой.  

• Вызывает деструкторы объектов, если что-то пошло не так.  

• Пример использования: std::copy_n от ar до ar + sz в new_ar.  

• Возвращает адрес объекта.  

• Используется для получения реального адреса объекта, даже если унарный амперсанд перегружен.  

• Пример: std::address_of<T> *ptr.  

• Реализованы основные методы вектора.  

• Методы pop_back и push_back должны быть переписаны с учетом безопасности исключений.  

• Методы квадратные скобки и at проверяют границы контейнера и возвращают значение или исключение.  

• Оператор присваивания и методы front и back для работы с элементами вектора.  

• Итераторы для работы с элементами вектора.  

• Методы empty и max_size для проверки и получения информации о векторе.  

• Функция shrink_to_fit позволяет сократить использование памяти вектором.  

• Функция clear очищает все элементы вектора.  

• Вставка по итератору insert работает за линейное время.  

• Удаление по итератору remove_if работает за линейное время.  

• Вставка по итератору push_back также работает за линейное время.  

• Слияние двух векторов swap работает за линейное время.  

• New выделяет память и вызывает конструкторы, что медленно.  

• New[] не выделяет память, а вызывает конструктор по адресу.  

• Выделение памяти через new требует взаимодействия с операционной системой, что замедляет процесс.  

• Вектор bool использует один бит на элемент, что экономит память.  

• Элементы вектора bool упаковываются по восемь, что уменьшает занимаемую память в восемь раз.  

• Реализация квадратных скобок требует понимания внутреннего устройства вектора bool.  

• Присваивание элемента вектора bool требует понимания типа выражения.  

• Компилятор помогает определить тип выражения через трюк с имплейт тайп-нейм.  

• Тип выражения оказывается std::bit_reference, который служит промежуточным звеном между реальными и упакованными элементами.  

• std::bit_reference хранит указатель на конкретную ячейку в векторе bool.  

• Присваивание std::bit_reference меняет реальный вектор.  

• Оператор присваивания std::bit_reference возвращает новый std::bit_reference, который меняет позицию в векторе.  

• Оператор "=" возвращает копию бит-референса, а не ссылку.  

• Оператор квадратных скобок у буля возвращает бит-референс.  

• Оператор квадратных скобок у вектора возвращает новый объект бит-референс.  

• Оператор присваивания возвращает новый объект специального типа.  

• Обращение по индексу работает аналогично обычному вектору, но с делением на восемь.  

• Важно понимать, как работает оператор присваивания и обращение по индексу.  

• Обсуждение создания бит-референсов и выделения памяти.  

• Пример с инициализацией буля через константу.  

• Вопросы о создании объектов и выделении памяти.  

• Обсуждение сравнения булей и работы итераторов.  

• Вопросы о возможности использования std::sort с вектором булей.  

• Обсуждение кастинга и конструкторов для приведения типов.  

• Обсуждение предпочтительности конструкторов перед приведениями типов.  

• Различие между конструкторами и приведениями типов с точки зрения читаемости кода.  

• Важность понятности кода для читающих программистов.