C++_STL源码阅读:三大底层序列容器 Vector List Deque

一 笨重的废话:

容器是STL体系的重要支撑点,承上启下,下基于Allocator进行memory的分配与管理,形成一个个的容器,对上呢,支撑Iterator和各种Algorithms,所以,Container才是STL的核心。

那么Container又分 序列式 + 关联式 两种;(跟 线性 vs 非线性 不是一个概念);《STL源码剖析》是这么分类的;

序列式容器中,有线性的特点,比较常见的是三大底层: Vector List Deque

这三者为何重要?

  • 使用广泛,事实上,人类世界的问题,大多还是一维线性问题;特别是编程语言实现时,不承认“多维数组”,都是嵌套一维一维的数组得到的;
  • 它们构成了其他次级容器,比如sList、stack、queue、max_heap->priority_queue;

这里面有两个“怪”点,可以稍微讨论下:

1 heap是我最不解的,请见下文第四部分;

2 “先重后轻”:List实际上是双向链表,即STL底层先弄了双向的链式容器,然后又在其上弄了个sList。。。。;类似情况还可见Deque,是个双端访问结构,然后在之上可以实现queue;如果先易后难呢,即先实现单向链表、单端访问的queue,后者这个问题(两个queue实现dqueu)多次在面试题中碰到(详见leetcode);但STL没这么干。。。。


二 抄袭的重点内容

好吧,要说重点了,重点是照搬一篇:https://blog.csdn.net/gogokongyin/article/details/51178378

文章说的足够详细了,简单总结下是:

  • Vector:类似C时代的数组,大段连续Memory;  需要随机快速Read,但不考虑Write成本;
  • List:就是双向链表,Memory不连续; 需要考虑Write操作成本时选用, 但不能随即快速Read;
  • Deque:分段式连续Memory,伪装整体连续;需要频繁的双端操作时,请考虑之;默认实现Stack 和 Queue;

以上三大底层容器,都是各自独立实现,相互之间没啥关系;

其中,List->sList,前者基于BiDirectional Iterator,后者基于Forward Iterator;


三 Deque的结构与实现:

  既然Deque这家伙是伪装的整体连续,实际上是多段Memory组成的,那么它是个三层结构,or二级跳:

  • Iterator层:start和finish两个Iterator; 每个Itartor又是个struct(cur、first、last、node);
  • Map:中控器,记录Iterator的node,是对应哪一段子缓冲区;
  • Buffer & 各个分段Memory: 连续的子缓冲区

C++_STL源码阅读:三大底层序列容器 Vector List Deque_第1张图片

Deque成员和类继承关系如下:

C++_STL源码阅读:三大底层序列容器 Vector List Deque_第2张图片


四 Heap & Priority_queue

heap并非STL的标准组件,它通常可以基于array | vector | list来实现;

Heap在逻辑结构上是非线性的Tree,在物理结构上却可以用线性结构来存储;这挑战了线性结构,因为狭义的线性是数组元素顺序访问,但heap在线性结构上必须“跳跃”,即parent和child经常并非是相邻的两个元素。原因就在于,这其中用到了一个非常重要的Tree“完全二叉树”,它的重要性质 Index_parent *2 + (1or2) = Index_child。这支撑了线性存储时父子元素的下标关系。

即:    非线性(Tree)的逻辑结构 <-- 完全二叉树 --> 线性的物理存储结构

分类:

  • min-heap
  • max-heap  ->  priority_queue  



你可能感兴趣的:(C++)