feat: initial DX12 foundation framework

Engine/Utilities/Vector.h

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+/**
+ * @file Vector.h
+ * @brief 自定义动态数组容器实现。
+ * @details
+ * 该容器提供接近 std::vector 的常用能力，并支持可选析构策略：
+ * - 动态扩容、插入、删除与无序删除；
+ * - 连续内存访问与迭代器接口；
+ * - 在性能敏感场景下复用底层内存分配行为。
+ */
+#pragma once
+#include "CommonHeader.h"
+
+namespace XEngine::utl {
+
+/**
+ * @brief 自定义连续内存动态数组。
+ * @tparam T 元素类型。
+ * @tparam destruct 是否在删除时调用析构。
+ */
+template<typename T, bool destruct = true>
+class vector
+{
+
+public:
+	// Default constructor. Doesn~t allocate memory.
+	/**
+	 * @brief 构造空容器。
+	 */
+	vector() = default;
+
+	/**
+	 * @brief 构造并调整到指定元素数量。
+	 * @param count 目标元素数量。
+	 */
+	constexpr explicit vector(u64 count)
+	{
+		resize(count);
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 构造并填充指定数量元素。
+	 * @param count 目标元素数量。
+	 * @param value 填充值。
+	 */
+	constexpr explicit vector(u64 count, const T& value)
+	{
+		resize(count, value);
+	}
+
+	constexpr vector(const vector& o)
+	{
+		*this = o;
+	}
+
+	constexpr vector(vector&& o)
+		:_capacity{o._capacity},
+		_size{o._size},
+		_data{o._data}
+	{
+		o.reset();
+	}
+
+
+	constexpr vector& operator=(const vector& o)
+	{
+		assert(this != std::addressof(o));
+		if (this != std::addressof(o))
+		{
+			clear();
+			reserve(o._size);
+			for (auto& item : o)
+			{
+				emplace_back(item);
+			}
+			assert(_size == o._size);
+		}
+
+		return *this;
+	}
+
+	constexpr vector& operator=(vector&& o)
+	{
+		assert(this != std::addressof(o));
+		if (this != std::addressof(o))
+		{
+			destroy();
+			move(o);
+		}
+
+		return *this;
+	}
+
+	~vector() { destroy(); }
+
+	/**
+	 * @brief 追加拷贝元素。
+	 * @param value 元素值。
+	 */
+	constexpr void push_back(const T& value)
+	{
+		emplace_back(value);
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 追加右值元素。
+	 * @param value 元素值。
+	 */
+	constexpr void push_back(const T&& value)
+	{
+		emplace_back(std::move(value));
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 原位构造并追加元素。
+	 * @tparam params 构造参数类型。
+	 * @param p 构造参数。
+	 * @return 新元素引用。
+	 */
+	template<typename... params>
+	constexpr decltype(auto) emplace_back(params&&... p)
+	{
+		if (_size == _capacity)
+		{
+			reserve(((_capacity + 1) * 3) >> 1); // reserve 50% more
+		}
+		assert(_size < _capacity);
+
+		T *const item{ new (std::addressof(_data[_size])) T(std::forward<params>(p)...) };
+		++_size;
+		return *item;
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 调整元素数量，新增元素默认构造。
+	 * @param new_size 新大小。
+	 */
+	constexpr void resize(u64 new_size)
+	{
+		static_assert(std::is_default_constructible<T>::value,
+			"Type must be default-constructible.");
+
+		if (new_size > _size)
+		{
+			reserve(new_size);
+			while (_size < new_size)
+			{
+				emplace_back();
+			}
+		}
+		else if (new_size < _size)
+		{
+			if constexpr (destruct)
+			{
+				destruct_range(new_size, _size);
+			}
+
+			_size = new_size;
+		}
+
+
+		assert(new_size == _size);
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 调整元素数量，新增元素使用给定值填充。
+	 * @param new_size 新大小。
+	 * @param value 填充值。
+	 */
+	constexpr void resize(u64 new_size, const T& value)
+	{
+		static_assert(std::is_copy_constructible<T>::value,
+			"Type must be copy-constructible.");
+
+		if (new_size > _size)
+		{
+			reserve(new_size);
+			while (_size < new_size)
+			{
+				emplace_back(value);
+			}
+		}
+		else if (new_size < _size)
+		{
+			if constexpr (destruct)
+			{
+				destruct_range(new_size, _size);
+			}
+
+			_size = new_size;
+		}
+
+
+		assert(new_size == _size);
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 预留最小容量。
+	 * @param new_capacity 目标容量。
+	 */
+	constexpr void reserve(u64 new_capacity)
+	{
+		if (new_capacity > _capacity)
+		{
+			// NOTE: realoc() will automatically copy the data in the buffer
+			//		 if a new region of memory iss allocated.
+			void* new_buffer{ realloc(_data, new_capacity * sizeof(T)) };
+			assert(new_buffer);
+			if (new_buffer)
+			{
+				_data = static_cast<T*>(new_buffer);
+				_capacity = new_capacity;
+			}
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 删除指定下标元素并保持顺序。
+	 * @param index 删除下标。
+	 * @return 指向删除位置的指针。
+	 */
+	constexpr T *const erase(u64 index)
+	{
+		assert(_data && index < _size);
+		return erase(std::addressof(_data[index]));
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 删除指定位置元素并保持顺序。
+	 * @param item 待删除元素指针。
+	 * @return 指向删除位置的指针。
+	 */
+	constexpr T *const erase(T *const item)
+	{
+		assert(_data && item >= std::addressof(_data[0]) &&
+			item < std::addressof(_data[_size]));
+
+		if constexpr (destruct) item->~T();
+		--_size;
+		if (item < std::addressof(_data[_size]))
+		{
+			memcpy(item, item + 1, (std::addressof(_data[_size]) - item) * sizeof(T));
+		}
+
+		return item;
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 无序删除指定下标元素。
+	 * @param index 删除下标。
+	 * @return 指向删除位置的指针。
+	 */
+	constexpr T *const erase_unordered(u64 index)
+	{
+		assert(_data && index < _size);
+		return erase_unordered(std::addressof(_data[index]));
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 无序删除指定位置元素。
+	 * @param item 待删除元素指针。
+	 * @return 指向删除位置的指针。
+	 */
+	constexpr T *const erase_unordered(T *const item)
+	{
+		assert(_data && item >= std::addressof(_data[0]) &&
+			item < std::addressof(_data[_size]));
+
+		if constexpr (destruct) item->~T();
+		--_size;
+
+		if (item < std::addressof(_data[_size]))
+		{
+			memcpy(item, std::addressof(_data[_size]), sizeof(T));
+		}
+
+		return item;
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 清空容器中的有效元素。
+	 */
+	constexpr void clear()
+	{
+		if constexpr (destruct)
+		{
+			destruct_range(0, _size);
+		}
+		_size = 0;
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 与另一个容器交换内容。
+	 * @param o 目标容器。
+	 */
+	constexpr void swap(vector& o)
+	{
+		if (this != std::addressof(o))
+		{
+			auto temp(std::move(o));
+			o.move(*this);
+			move(temp);
+		}
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 返回底层数据指针。
+	 * @return 数据首地址。
+	 */
+	[[nodiscard]] constexpr T* data()
+	{
+		return _data;
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 返回只读底层数据指针。
+	 * @return 数据首地址。
+	 */
+	[[nodiscard]] constexpr T *const data() const
+	{
+		return _data;
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 判断容器是否为空。
+	 * @return 空返回 true。
+	 */
+	[[nodiscard]] constexpr bool empty() const
+	{
+		return _size == 0;
+	}
+
+	/**
+	 * @brief 获取元素个数。
+	 * @return 元素数量。
+	 */
+	[[nodiscard]] constexpr u64 size() const
+	{
+		return _size;
+	}
+
+
+	/**
+	 * @brief 获取当前容量。
+	 * @return 容量值。
+	 */
+	[[nodiscard]] constexpr u64 capacity() const
+	{
+		return _capacity;
+	}
+
+
+	[[nodiscard]] constexpr T& operator [](u64 index)
+	{
+		assert(_data && index < _size);
+		return _data[index];
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr const T& operator [](u64 index) const
+	{
+		assert(_data && index < _size);
+		return _data[index];
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr T& front()
+	{
+		assert(_data && _size);
+		return _data[0];
+	}
+
+
+	[[nodiscard]] constexpr const T& front() const
+	{
+		assert(_data && _size);
+		return _data[0];
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr T& back()
+	{
+		assert(_data && _size);
+		return _data[_size -1];
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr const T& back() const
+	{
+		assert(_data && _size);
+		return _data[_size - 1];
+	}
+
+
+	[[nodiscard]] constexpr T* begin()
+	{
+		return std::addressof(_data[0]);
+	}
+
+
+	[[nodiscard]] constexpr const T* begin() const
+	{
+		return std::addressof(_data[0]);
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr T* end()
+	{
+		assert(!(_data == nullptr && _size > 0));
+		return std::addressof(_data[_size]);
+	}
+
+	[[nodiscard]] constexpr const T* end() const
+	{
+		assert(!(_data == nullptr && _size > 0));
+		return std::addressof(_data[_size]);
+	}
+private:
+
+	constexpr void move(vector& o)
+	{
+		_capacity = o._capacity;
+		_size = o._size;
+		_data = o._data;
+		o.reset();
+	}
+
+	constexpr void reset()
+	{
+		_capacity = 0;
+		_size = 0;
+		_data = nullptr;
+	}
+
+	constexpr void destruct_range(u64 first, u64 last)
+	{
+		assert(destruct);
+		assert(first <= _size && last <= _size && first <= last);
+		if (_data)
+		{
+			for (; first != last; ++first)
+			{
+				_data[first].~T();
+			}
+		}
+	}
+
+	constexpr void destroy()
+	{
+		assert([&] {return _capacity ? _data != nullptr : _data == nullptr; }());
+		clear();
+		_capacity = 0;
+		if (_data) free(_data);
+		_data = nullptr;
+	}
+
+	u64			_capacity{ 0 };
+	u64			_size{ 0 };
+	T*			_data{ nullptr };
+};
+
+
+}
+