C++源码剖析与泛型编程（侯捷）（四） Deque、Queue和Stack深度探索

最新推荐文章于 2024-04-26 17:55:19 发布

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容器Deque

内存中是分段连续的缓冲区buffer，每次扩充时，扩充一个固定的 buffer 大小。

Deque的first指针指向一个buffer中的头，last指向同一个buffer的尾，node告诉控制中心map（vector实现，可不是map容器哦）的位置，cur指向当前元素，会随着++或者--变化。当然，如果跳到下一缓冲区，first和last自然也会变。另外还有两个start，finish迭代器分别指向头和尾。

map里指向的还是一串指针，因此map_pointer类型是T**。

模板参数中的 BufSiz 是指每个 buffer 容纳的元素个数，可自定。默认为0时，根据 sz[ sizeof(value_type) ] 的大小,

if sz < 512 则 buffersize = 512 / sz else buffersize = 1

控制中心 map 是一个指针 指向一个指针的数组 vector ，其扩充时也是两倍成长，每次扩充后 copy 原有元素到新内存的中段，时前部和后部后空出，以便于增加 map 中 node 时的操作。

没有自己的sort方法，因此只能用::sort() STL模板函数。

template<class T, class Ref, class Ptr, size_t BufSiz>
struct __deque_iterator {
    typedef random_acess_iterator_tag iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Ptr pointer;
    typedef Ref reference;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    typedef T** map_pointer;
    typedef __dequr_iterator self;
 
    T* cur;
    T* first;
    T* last;
    map_pointer node;       //指向map中的元素，即是一个指向指针的指针
....
};

在队列前后入队出队时，迭代器指向边界时，会自动修正++与--所指向的地址，有能力跳到下一个缓冲区，以保证表面上看是连续的。

Deque的高明之处：deque<T>::insert()

选择较短的一段在最前端或者最尾端插入一个元素，然后再元素搬移，再对空的安插点设定新值。

deque如何模拟连续空间

主要实现思想就是定义迭代器的 + - = 等操作，要求能够检查边界，跳到另一个缓存区去。

operator- 去算start和finish之间夹了多少个元素=(node-x.node-1)*diffrence_type(bufsize)+cur-first+x.last-x.cur

++ 与 -- 的实现，基本都是由 后 ++ 调用前 ++ ，后 -- 调用前 -- 。

这里++不需要先判断的原因是因为last可以指向尾后指针，而first没有。

deque的指针是一种随机访问指针，所以应该支持 +n 操作，重载 += 与 + 操作。-= 可以利用 += 代码实现。

self& operator-= (difference_type n)
{ return *this += -n; }
 
self operator- (difference_type n) const
{
    self tmp = *this;
    return tmp -= n;
}
 
reference operator[] (difference_type n) const
{ return *(*this + n); }

容器queue和stack

queue 和 stack 都是基于 deque 实现，（内含一个deque，并限制某些操作）技术上本质为容器适配器。
因为只能先进先出或者先进后出，不允许遍历，所以不提供迭代器。 （声明 iterator 时会报错）否则放元素就会破坏这个特性。

其中数据为默认类型为 deque 的容器 c，所有的对 queue 和 stack 的操作都是转调用 c 的类方法去做。

本质上能完成这些转调用方法的容器都可以作为底层容器去实现 queue 】

queue不可以选择vector作为底部支撑的原因是因为vector没有pop。当然如果程序不会调用这个pop的话，编译自然也可以通过。

list 和 deque 都可以作为底层容器实现 stack 和 queue。
stack 可以选择 vector 作为底层结构，queue 不可选择 vector 作为底层结构。