STL第二讲

第二讲

视频标准库源码版本：gnu c++ 2.9.1/4.9/Visual C++

OOP vs GP

GP是将datas与methods分开，OOP相反；

为什么list不能使用全局的sort？
因为sort源代码：

 *(first + (last - first)/2)
// 此迭代器只能是随机访问迭代器
// list因为自身特性，其迭代器不支持随机访问

技术基础

1. 运算符重载

对于一个迭代器，基本都要重载*、->、后++、前++，当然还包括其他

2. 模板

关于特化（全特化）：

偏特化（Partial Specialization）：

分配器allocator

一个观念：关于内存分配都会基于malloc（memory allocation）， malloc再基于操作系统进行实现; 同理，回收基于delete

每次调用malloc，除了分配真正需要的内存，还有一些额外开销overhead（见内存管理课程）

VC6的allocator：位于头文件，查看源代码后，new和delete是基于malloc和delete，没有任何特殊设计，BC和GCC2.9一样。且直接使用allocator比较麻烦，更好的选择是使用迭代器。

GCC2.9真正只用的alloc：在stl_alloc.h

关于gcc4.9的allocator和__pool_alloc，见视频；

容器

一、顺序容器

list

详细的讲解看视频：深度探索list

• g2.9和g4.9的优劣对比；为什么2.9的list大小是4，4.9是8；
• list“前闭后开”的实现；

Iterator traits

迭代器要回答算法的五个问题：

重点关注前三种；reference和pointer从未被使用过

iterator traits（萃取机）：一个区分传入的是迭代器还是原生指针的中间层

vector

1. vector的扩容：2倍扩容，很多编译器的具体实现都是如此
2. finish：根据我们使用end的具体含义，可知finish指向的是尾后元素
3. size的写法：调用成员函数end()-begin()而没有直接使用finish-start，但这样方便后续代码尽量少的改动（empty等的实现也是如此）
4. 关于[]：具有连续存储的容器，都要提供下标运算符

关于vector的2倍扩容

使用vector要注意：扩容时大量使用构造和析构函数！
其他方面看视频；

array

array是模拟C/C++语言本身的数组，但是可以更好地利用迭代器、泛型算法等

forward_list

单向链表，可以借鉴之前讲过的双向链表list

deque

只在尾部扩充：vector；双向扩充：deque

图中已经申请了三个buffer，向前/后扩充，就是要在map的五个buffer对应的指针的前/后的指针再次申请新的buffer。图中第一个buffer（左上）还未用完，用完需要图示中的map中的第一个指针再去申请buffer。向后扩充也是如此。

关于迭代器:

1. first/last：每个buffer的前后边界；
2. node的作用：为保持连续性，图中示例，元素99下一个元素是0（下个buffer）。即通过node来去map中寻找下个buffer
3. cur：指向某个元素。图中是指向99
4. start/finish：整个deque的头和尾元素
5. 关于deque中iterator的大小及具体内容请看视频

deque如何模拟连续

与deque的迭代器相关，重要的点：重载了+=、++、[]等运算符

关于deque的map：是vector。在扩充时也是2倍扩充，但是复制旧元素到新的map的中间，保证可以双向扩充

queue和stack

queue和stack内部默认用deque实现。是通过改装其他容器来实现自身，所以称之为容器适配器

stack和deque不允许遍历，即不提供迭代器（否则可能会破坏两种容器适配器的特性：先进后出、先进先出）

可选择作为底层的容器：list、deque；stack可用vector，queue不能用vector（不支持pop()，如果你的queue不调用pop，那也可用vector）；二者均不可选的：set、map

二、关联容器

视频中的键是key，值data，二者合称value

红黑树

map/multimap

特点：

• 自动排序特性；
• 迭代器遍历；
• 不能通过迭代器修改key，但可以修改data
• insert调用底层红黑树的：insert_unique()、insert_equal()

map中的定义：key定义为const，map的两个模板类型定义为pair

[]插入方式是map独有的

hashtable

底层实现：

1. 链地址法（seperate chaining）
2. 当链表（篮子/桶bucket）太长（元素个数超过链表个数）：rehashing，即增加链表个数（GNU是选取2倍篮子个数附近的质数）
3. 重新计算每个元素的位置

关于hashtable源码：

1. 模板参数HashFcn：计算哈希值；ExtractKey：取出key（红黑树中也有类似结构）；EqualKey：比较大小的函数对象
2. hashtable的data大小：private部分 （1+1+1+4+0+12 = 19，再经过内存对齐，20Bytes）；
3. 关于node：每个篮子中的节点struct
4. 迭代器：cur指向某一个篮子中的节点；ht： 指向hashtable本身（要确保寻找遍历时能找到下一个篮子）

关于视频中hashtable测试

• hash<const char*>：为对象元素生成hash值（配合视频内容和《C++Primer》P624第16.5节模板特例化）
• 提供给EqualKey函数对象必须返回bool值（也是为什么提供eqstr的原因）
• 求余运算最后都归结为一个函数bkt_num_key

视频中说标准库没有hash<std::string>，但是《C++Primer》P396提到可以对内置类型、string、智能指针直接调用hash

hash set/hash multiset/hash map/ hash multimap

c++11后的叫法：hash_xxx —> unordered_xxx