C++STL分享

Author: Cubafehis0

C++ STL.md

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+# C++ STL概述
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+## stl六大组件
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+1.容器
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+2.迭代器
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+3.分配器
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+4.算法
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+5.仿函数
+
+6.适配器
+
+​		其中分配器负责容器的内存管理，迭代器提供了访问容器元素的方法，容器用来存放元素，算法用来处理容器中的数据。
+
+​		STL采用的编程方法GP，和OOP不同。OOP把数据和处理数据的方法组合在一个类中，而GP尝试将数据和方法分开。STL的数据存放在容器中，而处理数据的方法放在算法中，而迭代器作为沟通容器和算法的桥梁。
+
+
+
+## 分配器
+
+在我们创建一个对象时，会有两步操作：
+
+1.申请对象所需要的内存空间
+
+2.构造对象。
+
+当我们销毁一个对象时，也有两步操作：
+
+1.析构对象，
+
+2 释放给对象分配的空间。
+
+而分配器的主要功能就是内存空间的分配和回收，对象的构造和析构。
+
+### 内存空间的分配和回收
+
+```C++
+//申请空间
+template <class T>
+T* allocator<T>::allocate()
+{
+  return static_cast<T*>(::operator new(sizeof(T)));
+} 
+template <class T>
+T* allocator<T>::allocate(size_type n)
+{
+  if (n == 0)
+    return nullptr;
+  return static_cast<T*>(::operator new(n * sizeof(T)));
+}
+template <class T>
+    
+//释放空间
+void allocator<T>::deallocate(T* ptr)
+{
+  if (ptr == nullptr)
+    return;
+  ::operator delete(ptr);
+}
+```
+
+### 对象构建和析构
+
+```
+//创建对象
+template <class Ty>
+void construct(Ty* ptr)
+{
+  ::new ((void*)ptr) Ty();
+}
+template <class Ty1, class Ty2>
+void construct(Ty1* ptr, const Ty2& value)
+{
+  ::new ((void*)ptr) Ty1(value);
+}
+//析构对象
+template <class Ty>
+void destroy (Ty* pointer)
+{
+  if (pointer != nullptr)
+  {
+    pointer->~Ty();
+  }
+}
+```
+
+## 迭代器 Iterators
+
+迭代器是一种设计理念：
+迭代器的提供了一个遍历容器内部所有元素的接口，使得可以在不暴露容器内部实现的情况下，通过迭代器访问容器的元素。
+除此之外，STL中迭代器一个最重要的作用就是作为容器与STL算法的粘结剂，只要容器提供迭代器的接口，不同的容器就可以使用同一套算法代码。
+
+
+
+迭代器重载了++ --  * []等运算符，使得我们可以使用迭代器访问容器，每种容器都定义了自己的迭代器，迭代器根据容器的内部构造的不同实现细节也不一样。
+
+容器都包含两个迭代器成员：
+
+begin（）：指向容器首元素的迭代器；
+
+end():指向容器最后一个元素后的迭代器，尾后迭代器。
+
+### list中的迭代器：
+
+```C++
+typedef T value_type;
+typedef list_iterator<T> self;
+base_ptr node_;
+reference operator*()  const
+{
+    return node_->value;
+}
+pointer   operator->() const 
+{
+    return &(operator*());
+}
+self& operator++()
+{
+    MYSTL_DEBUG(node_ != nullptr);
+    node_ = node_->next;
+    return *this;
+}
+self& operator--()
+{
+    MYSTL_DEBUG(node_ != nullptr);
+    node_ = node_->prev;
+    return *this;
+}
+```
+
+### 迭代器的分类
+
+input_iterator（输入迭代器）:提供对数据的只读访问;
+
+output_iterator(输出迭代器):	提供对数据的只写访问；
+
+forward_iterator (前向迭代器):提供读写操作，并且能向前推进迭代器；
+
+bidirectional_iterator双向迭代器:提供读写操作，并且能向前向后操作；
+
+random_access_iterator(随机访问迭代器):提供读写操作，并能以跳跃的方式访问容器内的任意数据。
+
+## 容器
+
+容器分为顺序容器和关联容器：
+顺序容器提供了控制元素存储和访问顺序的能力，这种顺序不依赖于元素的值，而是与元素加入容器时的位置有关系。
+
+而关联容器时根据关键字的值来存储元素。
+
+顺序容器有：
+
+vector
+
+ deque
+
+ list
+
+ forward_list
+
+ array 
+
+string
+
+关联容器：
+
+map
+set
+multimap
+multiset
+unordered_map
+unordered_ set
+unordered_multimap
+unordered_multiset
+
+### vector
+
+Vector中元素的存储方式是顺序存储，并且vector的存储空间是动态的，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。
+
+vector结构体
+
+```
+struct _Vector_impl_data
+{
+    pointer start;//指向vector的头
+    pointer finish;//指向vector尾元素后面的位置
+    pointer end_of_storage;//指向vector存储空间的末尾
+}
+```
+
+vector的扩容策略：在vector中添加元素后，如果分配的空间不够用，vector会尝试申请当前空间大小二倍的新空间，然后把旧空间的元素复制过去，释放旧空间，更新指针。
+
+```C++
+void reallocate()
+{
+    auto n=(size()>0)?2*size():1;
+    THROW_ERROR_IF(n > max_size(),
+    "n can not larger than max_size() in vector<T>::reallocate(n)");
+    const auto old_size = size();
+    auto tmp = data_allocator::allocate(n);
+    mystl::uninitialized_move(start, finish, tmp);
+    data_allocator::deallocate(start,end_of_storage-start);
+    start = tmp;
+    end_of_storage= start + n;
+}
+
+```
+
+
+
+### array
+
+array 容器的大小是固定的，无法动态的扩展或收缩。
+相较于数组而言，array在不损失性能的情况下，泛用性强，并且安全性高。
+
+### deque
+
+deque是双向队列，可以在容器的头和尾插入元素，deque的数据连续存储，可以动态的分配空间。
+
+deque让使用者感觉其拥有线性连续空间，实际其内部的空间是一段一段的缓冲区，由map将它们串联在一起。
+
+deque使用下面的结构体来控制元素的存储：
+
+迭代器：
+
+```C++
+  value_pointer cur;    // 指向所在缓冲区的当前元素
+  value_pointer first;  // 指向所在缓冲区的头部
+  value_pointer last;   // 指向所在缓冲区的尾部
+  map_pointer   node;   // 缓冲区所在节点
+```
+
+```C++
+iterator       begin_;     // 指向第一个节点
+iterator       end_;       // 指向最后一个结点
+map_pointer    map_;       // 指向一块 map，map 中的每个元素都是一个指针，指向一个缓冲区
+size_type      map_size_;  // map 内指针的数目
+```
+
+deque是的存储空间扩充：
+当我们想deque中添加元素时，如果当前缓冲区没有空间，则会申请一个新的缓冲区，然后将新缓冲区的指针放到map中的相应位置（如果是在尾部添加元素就放到后面，头部添加元素就放在前面）。并且最开始的缓冲区指针放在map的中间，向两边扩充。如果map数组不够用了，就会创建一个新的更大map，然后把旧map中存储的指针拷贝过来，并更新以上元素的值。
+
+### list
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+list为双向链表，可以快速的在任何位置插入和删除元素。
+
+list的内部时通过双向循环链表实现的。
+
+### forward_list
+
+forward_list为单向链表，只能单向的访问。比list更能节省内存空间。
+
+### set
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+set内部通过红黑树（RBtree）实现,插入元素的效率高。
+
+### unordered_set
+
+unordered_set通过散列表实现，查找元素的效率高。其采用分离链表法来处理哈希冲突。当散列表中元素的数量超过一定值时，为了保证查找的效率，散列表会采用某种策略进行再散列。
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C++ STL.pptx

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+# MySTL
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