STL源碼剖析—序列容器，stl源碼剖析

STL源碼剖析—序列容器，stl源碼剖析

STL源碼剖析—序列容器

對於STL中的容器，存在一定的內含關係，例如，heap內含一個vector，priority-queue內含一個hep，stack和queue都含有一個deque，set/map/multiset/multimap都內含一個RB-tree,hash_x都內含一個hashtable。

         對於序列容器來說，vector和list的插入都是在指向迭代器之前進行插入。同時需要注意的就是，對於vector來說，調用erase()函數也就是清除了幾個連續空間上的元素，調用其解構函式，並沒用釋放原來元素佔用的記憶體，即使clear函數也沒有釋放記憶體，而只是清除了原來vector內的所有元素。等待vector析構的時候才會將記憶體釋放，但是這一點和list還是有區別的，對於List來說，erase也就是刪除一個節點，調用clear是刪除了List中的所有節點也就讓List記憶體得到了釋放。這是一點不同,last的地方。

         同時對於List來說，有一個特殊的地方就是具有transfer函數，這個函數可以遷移，將一段區間中的節點遷移到某一個節點的前面。同時transfer所接收的[first,last)區間也可以是同一個list.但是transfer並非是公開介面，list公開提供的是所謂的接合操作splice。

 

         同時list容器內部還提供了reverse()sort()  merge()函數，其實這些函數在演算法庫中也有提供，但是在Effective STL中也提到了,如果容器內部自訂了函數，那麼最好使用容器內部的成員函數。

 

         Deque是一種雙向開口的連續線性空間，可以在頭尾分別做元素的插入和刪除操作。Deque允許在常數時間內對起頭端進行元素的插入或移除操作。Deque沒有容量的概念，因為他是動態地以分段連續空間組合而成，隨時可以增加一段新的空間並連結起來。像vector那樣因為空白間不足而重新設定一塊更大空間，然後複製元素，再釋放舊空間這樣的事情在deque中是不會發生的。Deque也提供random access iterator，但是他的迭代器不是普通指標，對deque進行排序操作，為了提高效率，可將deque先完整複製到一個vector身上，將vector排序後，在複製回deque.

 

         要明白vector擴充容量的代價是很大的，需要申請更大的空間，倒騰資料，銷毀未經處理資料。Deque由一段一段的定量連續空間構成，一旦有必要在deque的前端或尾端增加新空間，便配置一段定量連續空間，串聯在整個deque的頭部或尾部。要明白deque對外提供的是和vector一樣的迭代器類型，所以在內部是很麻煩的。Deque內部是一個指標數組，元素是一段聯絡的記憶體。其實deque對外的封裝所有的操作都是和vector類似的，只不過內部操作很複雜。Deque中的clear函數也是只有一個緩衝區，所有的資料全部被銷毀，回到了deque的最初狀態。

 

         Stack並不被成為容器，更像是配接器，stack所有元素的進出都必須符合“先進先出”的條件，只有stack頂端的元素，才有機會唄外界取用。預設情況下stack底層使用deque來實現的。Stack提供底層實現機制的入口，預設是使用deque

 

         Queue是先進先出的資料結構。預設情況下queue是使用deque最為底層結構的。其實使用list也可以作為queue和stack的底層結構。Queue和stack都不算作容器而是配接器類型。底層預設都是使用deuque

 

         Heap不是STL組件，但是是priorityqueue的助手。

如果使用二叉尋找樹最為優先順序隊列的底層機制，元素的插入和刪除就是Log的層級，顯得小題大做，因為二叉尋找樹的輸入需要隨機性，並且不容易實現，最後優先順序隊列的底層實現選擇完全二叉樹，也就是二元堆積。同時完全二叉樹的儲存右可以使用數組。這麼一來，一個數組和一組heap演算法來插入元素、刪除元素，取極值，將一數組排列成一個heap，最後也即是使用了最大堆或者最小堆來實現了優先順序隊列，裡面使用了heap的演算法操作。儲存就使用vector。關於heap的演算法有push_heap pop_heap sort_heap make_heap 只有這四個函數。

         但是這四個函數在構造優先順序隊列時非常重要。優先順序隊列底層預設是使用vector儲存元素，但是使用的是heap系類的函數來處理儲存的資料的。對外封裝的函數有

建構函式priority_queue  empty() push() pop() top()  預設使用的最大堆。

 

STL中的預設鏈表是個雙向鏈表list，同時還提供了一個單向鏈表slist.slist和list的主要差別是前者的迭代器是單向的forward iteratro後者是雙向的bidirectional iterator 他們的插入移除接合等操作並不會造成原有的迭代器失效。有一點提醒一下，對於插入vector和list都是將元素插入到指定迭代器前面。但是對於slist來說有點困難。必須從頭找，所以除了slist起點外附近的地區之外，其他位置上採用insert或erase操作函數都不合適。Slist提供了Insert_after()和erase_after()。

但是要注意，這裡實現的slist，和核心實現的思想是一樣的。忘記說一點，STL中的list是帶有頭結點的雙向鏈表，對於鏈式儲存（包括deque）在調用clear函數後就銷毀了所有的記憶體，對於list還實現了swap函數。還提供了push_front() pop_front().

Slist也是有頭結點的begin()返回的是head的next指標。

 

總結：對於序列容器，STL中實現了幾種標準的容器，同時還實現了幾個配接器，容器有vector list deque slist(非標準) 配接器有stack  queue priority_queue

Vector就是連續的記憶體空間list就是雙向鏈表，deque比較複雜，但是stack 和queue預設都是deque來實現的。Priority_queue儲存元素雖說使用的是vector，但是相應的操作都是和heap相關的。

對於函數來說，比較特殊的就是list，因為他的特殊性，他內部實現了很多本來演算法庫就有的函數，比如sort merge remove。注意deque list slist的clear函數不同尋常