vector 构造函数(Vec构造)

在C++标准模板库（STL）中，vector作为动态数组容器，其构造函数的设计直接影响内存管理效率、对象初始化方式及异常安全性。vector构造函数通过多种重载形式，覆盖了默认构造、范围初始化、填充值构造、拷贝/移动语义等场景，同时支持自定义内存分配器与强制指针转换。这些构造函数不仅需平衡性能与灵活性，还需处理复杂的内存分配逻辑，例如在范围构造时通过迭代器动态计算容量，或在填充构造时优化内存预分配。不同构造函数的底层实现差异显著，例如默认构造仅初始化空容器，而填充构造需调用分配器的max_size函数进行空间校验。此外，异常安全性是核心考量，如强异常安全保证（basic_guaranteed）在构造失败时自动释放资源。本文将从八个维度深度剖析vector构造函数的特性，并通过对比表格揭示其性能与内存行为的差异。

1. 默认构造函数

默认构造函数创建空容器，不分配存储空间。其底层实现仅初始化成员变量（如start、finish、end_of_storage），并将size/capacity设为0。该构造函数无参数，适用于需要延迟初始化的场景，例如全局变量或临时对象。

2. 填充值构造函数

接受整数n与值类型参数，创建包含n个相同值的容器。底层实现分为两步：先调用分配器的allocate(n)分配内存，再通过uninitialized_fill_n批量赋值。若n为0，则直接返回空vector。异常安全性由分配器的allocate函数保障，若分配失败抛出bad_alloc异常。

3. 范围构造函数

通过[First, Last)迭代器范围初始化容器。底层需两次遍历：首次遍历计算元素数量并预留容量，再次遍历执行拷贝构造。对于输入迭代器，需采用逐步扩容策略；对于随机访问迭代器，可直接计算距离并预分配空间。时间复杂度为O(N)，其中N为范围元素数量。

4. 拷贝构造函数

执行深拷贝操作，包括元素复制与分配器拷贝。新vector的allocator独立于原对象，但若分配器相等，则可复用原有内存块。拷贝过程通过copy算法完成，异常安全性由强异常保证机制处理，确保部分拷贝失败时不泄露资源。

5. 移动构造函数

转移源vector的存储空间而非复制元素。新vector的start/finish/end_of_storage指向源对象对应指针，并将源对象的指针置为空。此操作不会触发元素析构，仅转移所有权，时间复杂度为O(1)。但需注意移动后源对象处于有效但未定义状态。

6. Allocator构造函数

允许指定自定义内存分配器，影响内存分配策略。标准分配器使用::operator new，而用户可传入池分配器或对齐分配器。构造函数需验证分配器类型是否匹配，例如在C++11中要求Alloc::rebind匹配value_type。

7. 强制指针构造函数

接受指针与数量参数，将普通数组转换为vector。底层调用destroy(p)销毁原始数组，再通过uninitialized_copy复制数据到新分配空间。此构造函数不保证异常安全，若目标空间不足可能抛出异常导致内存泄漏。

8. 自定义异常规范构造函数

C++11新增异常规范重载，允许显式指定nothrow版本。底层调用分配器的allocate(n, tag)，其中tag决定是否抛出异常。若分配失败且未指定nothrow，则抛出bad_alloc；若指定nothrow则返回空vector。

构造函数类型	参数特征	时间复杂度	内存分配次数
默认构造	无参数	O(1)	0次
填充值构造	size_type n, const T& value	O(n)	1次（调用allocate(n)）
范围构造	InputIterator first, InputIterator last	O(N)（N为元素数）	1次（随机访问迭代器）/多次（输入迭代器）
拷贝构造	const vector& other	O(n)	1次（other.capacity() >= other.size()时复用）
移动构造	vector&& other	O(1)	0次（转移现有存储）

构造函数	异常安全性	元素初始化方式	是否需要析构原对象
填充值构造	强异常安全（basic_guaranteed）	逐个赋值（非构造）	否（新建存储空间）
范围构造（普通迭代器）	基本异常安全	逐个拷贝构造	否（新建存储空间）
强制指针构造	无异常安全	逐个拷贝构造	是（销毁原数组）

构造函数	分配器调用	元素数量计算方式	是否触发元素析构
默认构造	无	无	否
Allocator构造	allocate(0)	固定为0	否
移动构造	无（复用源分配器）	继承源vector.size()	否（转移所有权）

通过对比可见，移动构造函数在性能上具有显著优势，但其异常安全性依赖于源对象的有效状态。填充值构造与范围构造的时间复杂度均为O(n)，但后者可能因迭代器类型不同产生额外开销。默认构造与Allocator构造均不分配实际存储空间，但后者允许定制化内存管理策略。在选择构造函数时，需综合考虑性能需求、异常安全等级及内存管理要求。例如，在高性能场景下优先使用移动语义，而在需要严格异常安全时选择填充值构造或带异常规范的版本。