<四>理解空间配置器allocator, 优化STL 中的Vector

.在上一节我们实现的 MyVector存在哪些问题?

问题1

现在有Student类
class Student{
   public:
   Student(){cout<<"构造Student对象"<<endl;}
   ~Student(){cout<<"析构Student对象"<<endl;}
   private:
       int   age
       char  NAME[20;]
       char  *pAddress;
}

MyVector<Student> v1[1000];

我只是希望创建一个能放1000个Student 的Vector,但是开始并不放任何内容,但是发现编译器除分配了1000个student对象的空间,还创建了1000个对象,
在main函数结束后再析构这1000个对象,这就是问题1,这1000个对象并不是我需要的，
原因如下,在MyVector的构造函数中 T * _tep = new T[size](); 这个new除了分配空间,还会调用对象的构造函数完成对象的初始化
换句话说就是 空间的分配和对象的创建联系在了一起,这个非常不合理,我们需要把他分开，我希望是需要帮我开辟空间即可,不希望帮我创建1000个对象

问题2关于析构函数

//析构函数
~MyVector<T>() {
	if (Empty() == false) {
		delete[]first;
		first = nullptr;
		last  = nullptr;
		end   = nullptr;
		cout << "析构Vector,堆地址"<<first << endl;
	}

}

实际情况时，我的vector是可以放1000个student对象的容器,但是实际里面可能暂时只放了100个对象,
而delete[] first，是把整个vector中的1000个student对象都调用析构函数,这也不合理,我们只需要析构有效
数量的对象然后再释放first指针指向的堆内存

问题3 关于添加元素和删除元素

student s1;
student s2;
student s3;

MyVector<student> v1(1000);// 这一句编译器会先分配1000个student对象空间,然后再调用1000次构造函数创建1000个student对象


v1.pushback(s1);
//上面这句话会调用赋值函数,会将s1的内容赋值给已经在堆上的student对象,但实际上我想要的是,只需要将分配好的空间
//给我,我使用拷贝构造,将s1拷贝构造出来一个对象放在你给的空间上，这是个问题


v1.popBack(){
    this->last--;
}
//上面的pop最后一个studnet对象,只是将最后一个元素的指针前移动一个student空间大小,并没有去析构这个对象,
//而且这个弹出的student对象里面有一个char *pAddress 指向了外部堆内存资源,这个内存自己没有去释放的话,
//造成了内存泄漏了. 这个也是个问题,所以说我们要去析构这个弹出的student对象但是不用使用 delete 方式 delete 这个对象,为什么呢?
//应为delete 处理调用析构函数完,他还要释放内存空间,但是这个空间属于Vector的,释放掉了这一小块空间,我们后面就无法在使用了，
//**所以一句话就是我们从vector中删除一个对象时，只做析构这个对象而不释放他的内存空间,把对象的析构和内存的释放分开**

以上三个问题使得我们不能采用上一篇文字中的方式写Vector，这就是引入了容器的空间配置器的原因

容器的空间配置器做了4件事
内存开辟/内存释放 对象创建/对象析构

在上一遍的基础上加入空间配置器,代码如下

#include <iostream>
using namespace std;


class student {

public:

	student(int _age, char * _pname): 
		age(_age),
		pName(_pname){  
	}

	student(const student & _rvalue) {
		this->age = _rvalue.age;
		this->pName = new char[20];
		strcpy(this->pName, _rvalue.pName);
	}

	student & operator =(const student & _rvalue) {
		
		if (this == &_rvalue) { return *this; }
		
		delete[]this->pName;
		this->pName = nullptr;

		this->age = _rvalue.age;	
		this->pName = new char[20];
		strcpy(this->pName, _rvalue.pName);
	}
	~student() {
		delete[] this->pName;
		this->pName == nullptr;
		cout << "student 析构函数被执行,当前对象地址是" << this << endl;
	}


private:
	int age;
	char *pName;
};


template<typename T>
class MyAllocate {

public:

	T * allocate(int size) {
		return (T *)malloc(sizeof(T)*size);
	}

	//根据指定的地址,释放内存空间
	void delAllocate(T *p) {
		free(p);
	}

	//在p指针指定的位置,根据指定的对象创建新对象
	void construct(T * p, const T & _rValue) {
		new (p) T(_rValue);
	}

	//析构指定对象,但不释放内存空间
	void destory(T * p) {
		if (p != nullptr) {
			p->~T();
		}
	}



};



template<typename T, typename Allocate=MyAllocate<T>>
class MyVector2 {

public:

	//构造函数
	MyVector2<T, Allocate>(int size = 10, const Allocate & _allocate = MyAllocate<T>()) : allocator(_allocate) {
		
		first = allocator.allocate(size);
		last = first;
		end = first + size;
		cout << "MyVector2 构造函数,构建数量=" << size <<"堆空间构造起始地址="<<first<<"结束地址=" << endl;
	}

	//拷贝构造,根据指定的 MyVector2 创建新的MyVector2
	MyVector2<T, Allocate>(const MyVector2<T,Allocate> & _rValue) {
		
		//1:根据原MyVector2的Size 申请内存空间
		first = allocator.allocate(_rValue.Size());
		last = first;
		end = first + __rValue.Size();

		//2:根据原MyVector2内的对象,在第1步申请的堆内存中构造对象
		T *tep = _rValue.first;
		while (tep<_rValue.end)
		{			
			allocate.construct(last, *tep)
			last++;
			tep++;
		}
		cout << "MyVector2 拷贝构造函数,构建数量" << __rValue.Size() << endl;
	}

	//赋值函数
	MyVector2<T, Allocate> & operator=(const MyVector2<T, Allocate> & _rValue) {
		if (this == &_rValue) { return *this;}

		//1:先析构目标Vector2中所有的对象
		T * tep = first;
		while (tep < last) {
			allocator.destory(tep);
			tep++;
		}

		//2:释放目标Vector2的内存空间
		allocator.delAllocate(first);

		//3:根据原MyVector2的size 申请新的内存空间
		int rSize = _rValue.Size();
		T * _head allocator.allocate(rSize);
		first = _head;
		last  = _head;
		end   = first + rSize;

		//4:根据原MyVector2中的有效的对象在 第3步申请的内存空间上构建对象

		T *tep = _rValue.first;
		while (tep<_rValue.end)
		{
			allocator.construct(last, *tep)
			last++;
			tep++;
		}
	
		cout << "MyVector2 赋值函数,构建数量" << rSize << endl;

	}
	
	//在已经申请空间的位置 添加值
	void pushBack(const T & _addValue) {
		if (Full()) {
			Expend();//两倍扩容
		}
		//在指定地址空间 构建对象
		allocator.construct(last, _addValue);
		cout << "pushBack 元素,内存地址=" << last << endl;
		last++;
		
	}

	//弹出
	void popBack() {
		if (Empty()) { return; }
		//1:只析构指定位置对象,但不释放空间
		allocator.destory(last - 1);
		cout << "popBack元素,其内存地址=" << (last - 1) << endl;

		//2:移动last指针
		last--;
	
	}
	
	//是否为空
	bool Empty() { return first == last; }
	
	//是否满
	bool Full() { return  last  == end;  }

	int  Size() { return   end - first; }

	//容器扩容
	void Expend() {

		int newSize = this->Size() * 2;//两倍扩容
		
		//1:申请新的空间
		T * head = allocator.allocate(newSize);
		T * tep_first = head;
		T * tep_last =  head;
		T * tep_end  = first + newSize;

		cout << "两倍扩容,新的堆内存起始地址=" << head << endl;

		//2:将原来有效的对象 赋值到新的堆空间上
		T * tep = first;
		while (tep < last) {
			allocator.construct(tep_first,*tep);
			cout << "两倍扩容,赋值对象,原对象地址=" << tep <<"目标对象地址="<<tep_first<< endl;
			tep_first++;	
			tep_last++;
			tep++;
		}

		tep = first;
		//3:析构原堆空间上有效的对象
		while (tep < last) {
			allocator.destory(tep);
			cout << "两倍扩容,析构对象,对象地址=" << tep << endl;
			tep++;
			
		}

		//4:释放堆上的空间
		allocator.delAllocate(first);
		cout << "两倍扩容,销毁原空间" << first << endl;
		first = head;
		last  = tep_last;
		end   = first + newSize;

	}


	void showVectorInfo() {
		T * tep = first;
		while (tep < last)
		{
			cout << "打印Vector中有效对象地址=" << tep << endl;
			tep++;
		}
	}


private:
	T * first;
	T * last;
	T * end;
	Allocate allocator;

};



int main() {

	MyVector2<student, MyAllocate<student>> v(4);

	student s1(20, "zs1");

	v.pushBack(s1);

	student s2(22, "zs2");

	v.pushBack(s2);

	student s3(23, "zs3");

	v.pushBack(s3);


	student s4(24, "zs4");

	v.pushBack(s4);

	v.showVectorInfo();


	student s5(25, "zs5");

	v.pushBack(s5);
	
	v.showVectorInfo();

	system("pause");

	return 1;
}