The annotated STL source

 

steveLauwh/SGI-STL

 

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STL 六大组件

「STL 六大组件的交互关系」

• Container 通过 Allocator 取得数据储存空间
• Algorithm 通过 Iterator 存取 Container 内容
• Functor 可以协助 Algorithm 完成不同的策略变化
• Adapter 可以修饰或套接 Functor、Iterator。

 

 

 

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配置器(allocator)

配置器：负责空间配置与管理，从实现的角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的 class template。

空间配置器：整个 STL 的操作对象(所有的数值)都存放在容器之内，而容器一定需要配置空间以存放内容。

 

具有次配置力(sub-allocation)的 SGI 空间配置器

SGI STL 空间配置器的结构

SGI STL 的配置器，其名称是 alloc 而不是 allocator，而且不接受任何参数。

SGI STL 的每一个容器都已经指定其缺省的空间配置器为 alloc。

template   // 缺省使用 alloc 为配置器
class vector {...};

vector iv; 

• ----SGI 标准的空间配置器，std::allocator

  allocator 只是基层内存配置/释放行为(::operator::new 和 ::operator::delete)的一层薄薄的包装，并没有考虑到任何效率上的强化。

• SGI 特殊的空间配置器，std::alloc

  • ：定义了全局函数 construct() 和 destroy()，负责对象的构造和析构。
  • ：定义了一、二级配置器，配置器名为 alloc。
  • ：定义了全局函数，用来填充(fill)或复制(copy)大块内存数据。

• 构造和析构基本工具

  具体看 源码，功能是构造和析构操作。

• 空间的配置和释放，std::alloc

  • 向 system heap 要求空间
  • 考虑多线程(multi-threads)状态
  • 考虑内存不足时的应变措施
  • 考虑过多 “小型区块” 可能造成的内存碎片问题

  对象构造前的空间配置 和 对象析构后的空间释放，具体看 。

SGI STL 空间配置器的分析

考虑到小型区块可能造成内存碎片问题，SGI 采用两级配置器，第一级配置器直接使用 malloc() 和 free() 实现；第二级配置器使用 memory pool 内存池管理。

第二级配置器的原理：

• 当配置区块超过 128 bytes，就使用第一级配置器
• 当配置区块小于 128 bytes，使用内存池管理

enum {_ALIGN = 8};  // 小型区块的上调边界
enum {_MAX_BYTES = 128}; // 小区区块的上限
enum {_NFREELISTS = 16}; // _MAX_BYTES/_ALIGN  free-list 的个数

// free-list 的节点结构，降低维护链表 list 带来的额外负担
union _Obj {
    union _Obj* _M_free_list_link;  // 利用联合体特点
    char _M_client_data[1];    /* The client sees this. */
};
static _Obj* __STL_VOLATILE _S_free_list[_NFREELISTS];  // 注意，它是数组，每个数组元素包含若干相等的小额区块

其中 free-list 是指针数组，16 个数组元素，就是 16 个 free-list，各自管理大小分别为 8， 16， 24， 32，...128 bytes(8 的倍数)的小额区块。

小额区块的结构体 union _Obj 使用链表连接起来。

配置器负责配置，同时也负责回收。

 

 

https://blog.csdn.net/mmshixing/article/details/51672434

 

 

 

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容器(container)

容器：包括序列式容器和关联式容器；即各种数据结构，如 vector，list，deque，set，map 等用来存储数据；从实现的角度来看，STL 容器是一种 class template。

任何特定的数据结构都是为了实现某种特定的算法。

 

序列式容器(sequence container)

• array (C++ 提供，build-in)
• vector
• heap (内含一个 vector)
• priority-queue (内含一个 heap)
• list
• slist (非标准)
• deque
• stack (内含一个 deque) (adapter 配接器)
• queue (内含一个 deque) (adapter 配接器)

怎么理解序列式容器，其中的元素都可序(ordered), 但未必有序(sorted)？

ordered 是容器集合被排序，可以使用指定的顺序去遍历集合。 sorted 是一个容器集合根据某些规则确定排序的。

 

关联式容器(associative container)

• RB-tree (非公开)
• set (内含一个 RB-tree)
• map (内含一个 RB-tree)
• multiset (内含一个 RB-tree)
• multimap (内含一个 RB-tree)
• hashtable (非标准)
• hash_set (内含一个 hashtable) (非标准)
• hash_map (内含一个 hashtable) (非标准)
• hash_multiset (内含一个 hashtable) (非标准)
• hash_multimap (内含一个 hashtable) (非标准)

 

熟悉关联式容器，需要有 RB-tree(红黑树原理) 和 hash table(哈希表原理) 基础。

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traits 本质是什么？
多一层间接性，换来灵活性。

 

适配器：一种用来修饰容器、仿函数或迭代器接口的东西。例如，STL 提供的 queue 和 stack，虽然看似容器，其实只能算是一种容器适配器，因为它们的底部完全借助 deque，所有操作都由底层的 deque 供应。改变 functor 接口者，称为 function adapter等。

适配器(adapter) 在 STL 组件的灵活组合运用功能上，扮演者转换器的角色。