C++ map/set源码封装简单分析

一. 问题的抛出

我们知道C++的STL中map和set的底层都是红黑树。
但是仔细思考一下，map是存储键值对，也就是Key_Value模型
而set是Key的模型
那么STL中的红黑树是如何实现适配这两种不同存储模型的。
我们从源码中，可以获取到我们想知道的答案

二. 红黑树的实现

我们首先来看一下红黑树结点的实现吧

可以看到STL中的红黑树结点的设计和我们学习的红黑树的结构大抵相同，只不过STL是使用bool值标记颜色；
而且，红黑树的结点存储的只是Value
接下来，我们再看红黑树的类

我们先了解一下模板参数

Key：Key值
Value：Value值
KeyOfValue：从Value值中分离出Key
Compare：比较器
Alloc：内存池

比较器和内存池和本章内容关系不大，我们不考虑
我们主要要关注前三个参数
同时，我们看到，内部有node结点，但是传入的模板参数是Value，也是一个值。

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看到这里，我们发现，STL的红黑树好像没什么特别的，也是存储单值的二叉搜索树，但是map存储的明明是Key_Value，一对键值对，map是如何使用这棵红黑树的呢？

那么接下来，我们就来看一下map和set的源码

三. map/set实现

我们首先查看set的源码

set的模板参数只有Key，但是我们看到Key被重命名成了两个属性，一个是key_type，一个是value_type，并且分别传入给了红黑树
红黑树的模板参数有一个Key，一个Value，但实际结点存储的只有Value。
接下来，我们将红黑树和set的结构串联

可以看到红黑树结点中，实际存储的是第二个Key，只是被重命名成了value_type。为什么要这样呢？

我们接下来再看map

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map的模板参数有Key和Value，Key被重命名为key_type，T被重命名为data_type，但是还有一个pair被命名为value_type，并且传给红黑树的参数是key_type和value_type，也就是Key和pair

我们再将map和红黑树串联

我们看到，map传给红黑树的是Key和pair，红黑树结点实际存储的是pair，也就是Key_Value，这样就实现了红黑树对map和set的套用了。

四. 分析

看到这，我们好像懂了些什么，但是又好像什么都没懂。
我们先提出一个疑问，红黑树对set和map的适配，好像都是依靠Value，也就是第二个参数，决定了红黑树内存储的是Key还是pair
那Key值的意义是什么呢？
首先，pair存储的是Key和Value。其次，map的个别接口，比如find，erase的参数是Key。同时红黑树要同时适配set和map，所以这些都要有。

五. KeyOfValue仿函数

红黑树的构建有一步非常关键的步骤，那就是结点的比较大小，因为较小的结点要放到左子树中，较大的结点要放到右子树中。红黑树存储的，实际都是map和set传过来的第二个参数，也就是Value。set传的是Key，而map传的pair。红黑树自己不知道上层传过来什么，所以无法直接用Value进行比较，这时就可以通过上层传的KeyOfValue仿函数，得到用来比较的Key了

set传的仿函数，直接返回Key即可
而map穿的仿函数，需要返回pair里的Key
大致实现如下：

结束语

因为set和map的Key同样不能修改，所以迭代器其实都是const iterator

本篇文章，仅分析红黑树如何适配set和map，其实二者大部分都是对红黑树的一层封装，然后实现一些操作受限的功能接口。读者可以自行研究，有什么问题也欢迎评论区讨论

本篇内容到此就结束了，感谢你的阅读!

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