C++标准库-体系结构与内核分析

根据源代码来分析

介绍

自学C++侯捷老师的STL源码剖析的个人笔记，方便以后进行学习，查询。
为什么要学STL？按侯捷老师的话来说就是：使用一个东西，却不明白它的道理，不高明！

Level 0 使用C++标准库

标准库和STL是同样的东西吗？

不是，在标准库当中百分之80左右是STL，STL分为六大部件。
一些新旧标准：

• C++标准库没有.h的后缀了，例如#include <vector>
• 新式的头文件不带.h，例如#include <cstdio>，但是原来的带有.h的依然可以使用
• 命名空间，把什么函数，模板之类的可以封装起来，新式的头文件以及组件都被封装到std当中

STL六大部件

• 容器
• 分配器
• 算法
• 迭代器
• 适配器
• 分配器

1. 容器：容器要放东西，东西要占用内存，所以容器他非常好的是可以帮我们把内存的问题给解决掉，你看不到内存这个东西，只需要不断从容器当中放入/取出东西就好了，所以容器的背后需要另外一个部件去支持它，这个部件就是分配器，数据在容器里面。
2. 分配器：是用来支持容器的。
3. 算法：有一些函数/操作是由容器做的，但是更多的是包含在算法当中，操作数据的操作在算法里面。
4. 迭代器：如何用算法去操作数据呢？使用迭代器，也就是泛化指针。
5. 仿函数：作用像是一种函数。
6. 适配器：把容器/算法/迭代器做一些转换。

六大部件之间的关系

vector<int, allocator<int>>，第二个参数是allocator。
以上为六大部件之间具体的联系与配合。在上方的程序当中，less<int>()这是标准库当中的一个仿函数，然后他的作用是进行比较，比如说a < b，然后现在利用了count_if这个算法，其作用是找到我们指定目标的数值，现在假如需要找到小于40的值，但是仿函数少了第二参数，所以就可以利用之前适配器的功能，适配器就是把容器/算法/迭代器做出一些转换，使用bind2nd这个转换，即可有了第二参数40；之后又进行函数的转换，加了一个not1，以前要找小于等于40，现在要大于40。

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
#include<iostream>using namespace std;int main(void) {int ia[ 6 ] = { 27, 210, 12, 47, 109, 83};vector<int, allocator<int>> vi(ia, ia+6);cout<< count_if(vi.begin(), vi.end(), not1(bind2nd(less<int>(), 40)));return 0;
}

结果：

4...Program finished with exit code 0
Press ENTER to exit console.

疑惑

• 仿函数：less()这是标准库当中的一个仿函数，然后他的作用是进行比较，比如说a < b
• 适配器
  

复杂度

前闭后开的区间

把元素放到容器当中，容器当然是有头有尾的，所有容器都提供begin()，end()迭代器，头没有疑虑，尾巴呢？所谓容器的前闭后开区间，标准库规定，begin()要表示开始的启动，end()表示最后一个元素的下一个元素。

###容器的遍历（C++11之前的写法）：

Container<T> c;
...
Container<T>::iterator ite = c.begin();
for (; ite != c.end(); ++ite)...

最新的写法（最推荐C++11）基于范围的for循环

for (auto decl : coll)
{statement;
}

decl是一个声明，coll是一个容器，相比以前的写法，方便太多了。

不是非必要的时候不用auto，因为知道一个元素的类型还是很重要的。

容器的结构

容器的分类

1.序列式容器

序列式容器	特点	额外学习材料
array	一段连续空间，不论是否使用，都会全部占用	array
vector	尾部可进可出，当空间不够时会自动扩充	vector
deque	双向都可扩充，两端都可进可出	deque
list	一个双向环状链表，有向前后和向后两个指针	list
forward_list	一个单向链表，仅有向后一个指针	forward_list

关联型容器

联式容器类似于key-value，非常适合于查找操作

关联式容器名	特点	实现	注释	额外学习材料
set/multiset	key和value是同一个，BST存储是有序的	红黑树	加上multi意味着可以重复键值对	set，multiset
map/multimap	每一个key对应一个value，BST存储是有序的	红黑树	加上multi意味着可以重复键值对	map，multimap
unordered_set/unordered_multiset	相对于set/multiset，存储是无序的	哈希表	加上multi意味着可以重复键值对	unordered_set，unordered_multiset
unordered_map/unordered_multimap	相对于map/multimap，存储是无序的	哈希表	加上multi意味着可以重复键值对	unordered_map，unordered_multimap

在标准库当中，并没有规定set和map用什么来实现，但是用红黑树（因为左右两边会自己平衡）非常好，所以各家IDE都用红黑树来做set和map。

map，每一个节点，都有key和value，set却没有明确划分。

选择普通的set和map，里面的元素的key是不能重复的，但是使用multiset以及multimap的时候，里面的key是可以重复的。

哈希表的某一条链表不能太长，因为单链表是要不断进行遍历的，这样时间复杂度就会很高。