stl里的deque 中控map 假如用完了,该如何处理

在 C++ 的标准模板库(STL)中,std::deque(双端队列)使用一种分段连续的存储结构,通过一个中控器(通常称为中控 map)来管理多个固定大小的存储块(缓冲区)。当这个中控 map 用完时,std::deque 会进行扩容操作,下面详细介绍其处理过程。

1. std::deque 中控 map 简介

  • 中控 map 本质上是一个动态数组,数组中的每个元素是一个指针,这些指针分别指向不同的存储块(缓冲区)。每个存储块是一段连续的内存,用于实际存储 deque 中的元素。
  • 当需要向 deque 中添加元素,而现有的存储块空间不足时,会创建新的存储块,并将其地址记录在中控 map 中。

2. 中控 map 用完后的处理步骤

步骤 1:分配更大的中控 map

当现有的中控 map 空间不足时,std::deque 会分配一个更大的中控 map。通常,新的中控 map 大小会比原来的大,一般是原来的两倍。

步骤 2:复制原中控 map 内容

将原中控 map 中的指针复制到新的中控 map 中,这些指针指向的存储块(缓冲区)保持不变。

步骤 3:释放原中控 map

释放原中控 map 所占用的内存,避免内存泄漏。

步骤 4:更新内部指针

更新 deque 内部的指针,使其指向新的中控 map

3. 示例代码及模拟解释

虽然标准库的具体实现细节因编译器而异,但可以通过一个简化的示例来模拟这个过程:

#include <iostream>
#include <deque>

// 模拟 std::deque 中控 map 扩容的简化函数
template<typename T>
void simulate_deque_map_expansion(std::deque<T>& dq) {
    // 这里只是模拟,标准库中不会直接暴露这些细节
    // 假设原中控 map 用完了,需要扩容

    // 步骤 1: 分配更大的中控 map
    // 新的中控 map 大小假设为原来的两倍
    // 这里只是示意,实际实现更复杂
    size_t new_map_size = 2 * /* 原中控 map 大小 */;
    // 分配新的中控 map 内存(模拟)
    // void** new_map = new void*[new_map_size];

    // 步骤 2: 复制原中控 map 内容
    // 遍历原中控 map,将指针复制到新的中控 map 中
    // for (size_t i = 0; i < /* 原中控 map 大小 */; ++i) {
    //     new_map[i] = /* 原中控 map[i] */;
    // }

    // 步骤 3: 释放原中控 map
    // delete[] /* 原中控 map */;

    // 步骤 4: 更新内部指针
    // dq 内部指针指向新的中控 map(模拟)
    // dq.set_map(new_map);

    std::cout << "中控 map 已扩容" << std::endl;
}

int main() {
    std::deque<int> dq;
    // 模拟添加大量元素导致中控 map 用完
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        dq.push_back(i);
    }

    // 模拟中控 map 扩容
    simulate_deque_map_expansion(dq);

    return 0;
}

4. 注意事项

  • 性能开销:中控 map 的扩容操作涉及内存分配、数据复制和释放,会带来一定的性能开销。因此,在使用 std::deque 时,如果能预估元素数量,可以提前调用 reserve 函数来预留足够的空间,减少扩容次数。
  • 迭代器和引用失效:中控 map 扩容后,deque 的迭代器和引用可能会失效,需要特别注意。

总之,当 std::deque 的中控 map 用完时,会自动进行扩容操作,以保证 deque 能够继续存储更多的元素。

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