《STL源码剖析》读书笔记(一)

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• STL设计的目的
  建立数据结构和算法的一套标准，并且降低期间的耦合关系以提升各自的独立性、弹性、交互操作性。
• 组成
  
  • 迭代器：设计适当的响应型别
  • 容器：设计适当的迭代器
  • 算法：完全独立于容器和迭代器之外自行发展，只要设计时以迭代器为对外接口就行

• STL六大组件
  容器（containers），指各种数据结构：vector、list、deque、set、map。从实现的角度，STL容器是一种class template。
  算法（algorithms），常用算法例如sort、search、copy、erase…
  迭代器（iterators），容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”
  仿函数（functors），行为类似函数，可作为函数的某种策略
  配接器（adapters），一种修饰容器或仿函数或迭代器接口的东西，例如queue和stack，底层借助于deque
  配置器（allocators），空间配置器

• 环境组态
  stl_config.h中定义许多常量，标识某些组态的成立与否。所有的STL头文件都会直接或者间接包含这个组态文件，并以条件式写法，让预处理器根据各个常量决定取舍哪一段程序代码

• 临时对象的产生和运用
  临时变量，在型别名称之后加上一对小括号，可指定初值，其意义相当于调用相应的constructor并且不指定对象名称，例如vector(n,1)用于初始化一个二维vector

• 前闭后开区间表示法
  任何一个STL算法需要获得一对迭代器（泛型指针）所标示的区间，用于表示操作的范围。一般是前闭后开的区间，[begin, last),迭代器last指的是最后一个元素的下一个位置

  for(;first!=last;first++){
  ...//do sth
  }

• 函数指针
  将一整组操作当做参数来传递，可通过函数指针来达成
  缺点在于无法持有自己的状态（所谓的局部状态），也无法达到组件技术中的可适配性（无法再将某些修饰条件加在它上面从而改变它的状态）

• 仿函数
  使用起来像函数一样的东西，例如针对某个class进行operator()重载

  template <class T>
  struct plus{
      T operator()(const T&x, const T&y) const{ return x+y;}
  }
  //产生放函数对象
  plus<int> plusobj;
  //使用仿函数
  cout<3,5)<

  plus非常接近STL的实现，唯一差别在于它缺乏“可配接能力”

• SGI空间配置器
  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置放资料。

  • 标准的空间配置器：std::allocator，因为效率低，一般不建议使用。只是对基层内存配置/释放行为::operator new和::operator delete做了薄薄的包装
  • 特殊的空间配置器：std:alloc

• c++内存配置操作和释放操作
  new阶段：调用::operator new配置内存::construct()；调用构造函数构造对象内容alloc::allocate()
  delete阶段：调用析构函数::destroy()；调用::operator delete释放内存alloc::deallocate()

• 空间的配置和释放
  SGI以malloc()和free()完成内存的配置和释放。考虑到小型区块可能造成内存破碎问题，SGI设计了双层级配置器。第一层直接用malloc和free，第二级配置器视情况采用不同策略。如果配置区别大于128bytes，选用第一级配置器；当小于128bytes时，采用复杂的memory pool的整理方式。是否同时开放第二级配置器，取决于__USE_MALLOC是否被定义。

• 内存基本处理工具

  • construct()接受一个指针和一个初值value，用途是将初值设定到指针所指的空间上
  • destroy()有两个版本，一个版本是接受一个指针，准备将该指针所指之物析构掉；版本2是接受first和last两个迭代器，将[first, last)范围内所有对象析构掉(要考虑效率问题)
  • uninitialized_copy使我们能够将内存的配置与对象的构造函数分离开来。对于输入范围的每个对象产生一个复制品，放入输出范围中。
  • uninitialized_fill使我们能够将内存的配置与对象的构造函数分离开来。如果输入范围内的迭代器指向未初始化的内存，那么会在该范围内产生x的复制品。
  • unintialized_fill_n使我们能够将内存的配置与对象的构造函数分离开来。会为指定范围内的所有元素设定相同的初值

• POD(plain old data)
  标量型别或传统的c struct型别，有trival/ctor/dtor/copy/assignment函数。
  对于POD型别，一般是直接调用copy函数/最有效的初值填写手法fill()/
  对于非POD型别，一般逐个使用构造函数/一个一个元素构造/

• 迭代器模式
  提供一种方法，使之能够依序巡访某个聚合物（容器）所含的各个元素，而又无需暴露该聚合物的内部表达方式

• 迭代器
  迭代器是一种类似指针的对象，最重要的工作就是内容提领（deference）和成员访问（member access），因此最重要的是对operator*和operator->进行重载工作。

• 迭代器表达方式

  • constant iterator：不允许改变“所指对象的内容”
  • mutable iterator：允许改变“所知对象的内容”

• Traits编程技法
  凡原生指针，都没有能力定义自己的相应型别
  凡class-type iterators，都有能力定义自己的相应型别
  通过class template partial specialization的作用，不论是原生指针还是class-type iterator，都可以让外界很方便地获取其相应型别。
  traits就是一个特性萃取机，获取各个迭代器的特性（相应型别）

  template <class I>
  struct iterator_traits{
      typedef typename I::value_type value_type;
  }

  如果traits能够有效运作，每个迭代器必须遵循约定，自行以内嵌型别定义的方式定义出相应型别。
  traits技法大量使用于STL实现品中，利用“内嵌型别”的编程技巧与编译器的template参数推导功能，增强c++未能提供的关于型别认证方面的能力，弥补c++不为强型别语言的遗憾。

• 迭代器的相应型别

  • value type：指迭代器所指对象的型别
  • difference type:表示两个迭代器之间的距离
  • pointer：传回一个左值，令它代表p所指之物的地址
  • reference：传回一个左值，令它代表p所指之物
  • iterator catagory：产生一个临时变量，其型别隶属于四个迭代器类型（I、F、B、R)之一，然后根据这个型别，编译器再决定用哪个重载函数
    

    template<class InputeIterator, class Distance>
        inline void advance(InputeIterator& i, Distance n);

• iterator_traits
  萃取迭代器的特性

• __type_traits
  萃取型别（type）的特性，这个型别是否具备non-trivial defalt ctor/non-trival-copy ctor/non-trival assignment operator

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