第七周 C++标准库 体系结构与内核分析 Boolan 侯捷

源码之前，了无秘密

你应具备的基础

• C++ 基本语法
• 模板（Templates）基础令你事半功倍
• 数据结构（Data Structures）和算法（Algorithms）概念令你如鱼得水

标准库版本，Visual C++

VC 6.0

标准库版本，GNU C++

GNU 4.9.2 路径

8. 源码之分布（VC, GCC）

Xcode 8的源码路径/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/include/c++/v1
MinGW的源码路径MinGW\lib\gcc\mingw32\5.3.0\include\c++

9. OOP vs. GP

OOP 企图将 datas 和 methods 关联在一起
GP 却是将 data 和 methods分开来
采用 GP：

• Containers 和 Algorithms 团队可各自闭门造车，其间以 Iterator 沟通即可。
• Algorithms 通过 Iterator 确定操作范围，并通过 Iterators 取 Container 元素。

石头如何比大小，由石头决定。这就是操作符重载。
所有 Algorithms，其内最终涉及元素本身的操作，无非就是比大小。

10. 技术基础：操作符重载 and 模板（泛化

Operator Overloading，操作符重载

When an operator appears in an expression, and at least one of its operands has a class type or an enumeration type, then overload resolution is used to determine the user-defined function to be called among all the functions whose signatures match the following:

Operator Overloading

Overloaded operators
有四个操作符不能被重载
:: . .* ?:
** <> &|也不能重载

操作符重载的限制

Iterator 的操作符重载

template
struct __list_iterator {
    typedef __list_iterator self;
    typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Ptr pointer;
    typedef Ref reference;
    typedef __list_node  *link_type;

    link type node;

    reference operator*() const { return (*node).data; }

    pointer operator->() const { return &(operator*()); }

    self &operator++() {
        node = (link_type) ((*node).next);
        return *this;
    }

    self operator++(int) {
        self tmp = *this;
        ++*this;
        return tmp;
    }
    //……
};

Class Templates，类模板

Class Templates

Function Templates，函数模板

Function Templates

typename 和 class 功能完全相同，早期用 class，用 typename 更形象。
编译器对 function template 进行实参推导（argument deduction）
因为有实参推导，所以用函数时不需要写<>
而声明时需要写<>

Member Templates 成员模板（未讲，接触不到）

Specialization，特化

Specialization

Partial Specialization，局部特化或偏特化

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11. 分配器 allocators

先谈 operator new() 和 malloc()

先谈 operator new() 和 malloc()

不建议去用，是给容器用的
申请内存到最后都会跑到 malloc() 函数

VC6 STL 对 allocator 的使用

allocator()变成一个 Object
分配的空间浪费比较大
没有任何特殊设计

BC5 STL 对 allocator 的使用

Borland C++

G2.9 标准库 对allocator 的使用

G2.9的alloc实现

很巧妙，可以节省cookie的空间

G4.9 标准库 对allocator 的使用

没有任何特殊设计
可以用2.9的 alloc
__gnu_cxx::__pool_alloc

12. 容器- 结构与分类

容器- 结构与分类

这里所谓的衍生，并非继承，而是复合关系

13. 深度搜索 list 上

容器list

尽量不要使用 void* 未定义类型的指针
++的重载

++的重载

self operator++(int){} //后++
self& operator++(){}  //前++

self tmp=*this; // 先调用拷贝构造函数，把*this 整体传递给拷贝构造函数

不可以连续两次后++
所以传回的不是引用
可以连续两次前++，所以传引用

14. 深度搜索 list 下

Iterator 需要遵循的原则

iterator需要回答算法提出的问题

萃取 traits 特性
分类 category 有的只能前进，有的可以++--，有的可以跳着走
Iterator 要能回答算法的问题，共有5种。

• category
• difference
• value type
• reference
• pointer

后两种从来没用过。
所以 iterator 必须要定义这五种

iterator_traits

特性

Iterator Traits 用以分离 class iterators 和 non-class iterators

完整的 iterator_traits

完整的 iterator_traits

各式各样的 traits

• type traits
• iterator traits
• char traits
• allocator traits
• pointer traits
• array traits

容器 vector

两倍增长

容器vector

二倍增长

vector's iterator

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容器 array

容器 array

typedef int T[100];

forward_list