MyTinySTL 简单分析(一)--iterator.h

本文详细分析了MyTinySTL中的vector部分,重点讲解了iterator.h文件,包括type_traits中的元编程技巧、迭代器的五个关联类型、iterator_traits的作用以及如何通过has_iterator_cat判断迭代器类型。

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MyTinySTL 简单分析

目前在学习STL,看到一个开源的项目MyTinySTL,非常不错。想着照着这个代码自己敲一遍应该也能有些进步。然后就开始了学习过程。

首先分析的是vector

以下是由vector.h关联的所有头文件

其中有几个文件是重复的,例如type_traits.h 等

下面是一一分析每个文件。

  1. type_traits.h

这个文件比较简单,主要定义了两个结构体

m_true_type
m_false_type

这两个都从下面这个结构体继承而来,

struct m_integral_constant
{
   static constexpr T value = v;
};

所以都有一个value值,分别是true,false;

然后还定义了is_pair

2. iterator.h

这个文件是迭代器

下面两个链接讲的比较清楚

MyTinySTL学习之迭代器:iterator.h(一) - 掘金

https://juejin.cn/post/7110201852053946404

首先,迭代器需要associate type(一共五个)

这五个associated type 的作用如下:

这5个iterator的associated type分别可以回答算法以下5个问题

  • iterator_category:迭代器的类型(决定了迭代器可以怎么走,例如vector的迭代器可以随机访问,而链表的迭代器一次只能走一步)
  • value_type:迭代器所指容器中元素的类型
  • difference_type:迭代器距离范围(即迭代器相减结果的范围)对应的类型,一般是内置类型ptrdiff_t,(eg.如果容器的容量范围是[0,232-1],则可以将difference_type定义为unsigned int)
  • reference:迭代器所指容器中元素的引用类型
  • pointer:迭代器所指容器中元素的指针类型 【NOTE】:每个容器都要实现自己的迭代器,为什么要在iterator.h中定义上面这段代码?
  • 如何获取迭代器的associated type? iterator_traits盛大出场!
  • 由于算法和容器之间是通过iterator来交互的,算法工作的时候需要知道的详细信息就是通过iterator,所以iterator 就定义了公共的接口和类型,
  • 在实际中,不只class可以作为iterator,基本类型如int也可以作为iterator。class iterator 可以定义如上几个associated type,但是基本类型没有,所以这是需要iterator_traits 来统一。

iterator_traits_impl有两个定义,如果第二个模板参数为true时,则定义了五个类型,否则为空。

iterator_traits_helper也有两个定义,如果第一个模板参数Iterator的iterator_category

input_iterator_tag 或 output_iterator_tag 时,则从上面定义了五个iterator_traits_impl继承。否则继承上面空的iterator_traits_impl,也为空

 iterator_traits 继承自iterator_traits_helper,继承时传递的第二个模板参数使用了has_iterator_cat<Iterator::value

has_iterator_cat 的value值是怎么来的呢?

// iterator traits
template <class T>
struct has_iterator_cat
{
private:
    struct two {char a; char b;};
    template <class U> static two test(...);
    template <class U> static char test(typename U::iterator_category* = 0);

public:
    static const bool value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(char);
    // 如果传进来的T有iterator_category, 则会进入第二个test,返回的是char,则value 为true
};

根据它的定义,它有两个函数,分别返回two体和char,two结构体有两个char,如果传进来的模板参数Iter有iterator_category,则返回char,那么成员变量value则为true,否则为false。

这样一来iterator_traits 传进来的Iterator,如果有category,则会包含上面iterator_traits_impl的五个类型。

另外 iterator_traits 实现了两个偏特化版本。

到此iterator_traits可以完美的在任何情况下都能萃取出不同iterator的五个associated_type

========================

萃取出了迭代器,下面需要判断是哪种类型的迭代器,即

is_input_iteratoris_output_iteratoris_forward_iterator

is_bidirectional_iteratoris_random_access_iterator

这五个都继承自has_iterator_cat_of, 而这个has_iterator_cat_of 继承自m_bool_constant,其中会含有true 或false

has_iterator_cat_of, 根据第三个模板参数,有两个定义,

1)没有第三个模板参数,则继承自m_false_type, 那么value就是false

2)存在第三个模板参数,则正常继承,第一个目标参数的iterator_category 是否可以可以相互转化为第二个模板参数U作为父类m_bool_constant的参数

========================

再后面就是定义了萃取某个迭代器的category, distance_type, value_type,等

===================

再后面定义了计算iterator的距离,让iterator往前后走等

================

最后定义了一个reverse_iterator,主要实现了前进变后退,后退变前进。

=====================

综上,以上便是对iterator.h 的分析

<think>好的,我现在需要比较mytinystl和标准STL在C++中的差异。首先,我应该明确两者的定义和背景。标准STL是C++标准库的部分,提供了各种容器、算法、迭代器等,经过了严格的标准化和广泛的测试。而mytinystl听起来像是个个人或小团队实现的简化版STL,可能用于学习或特定场景。 接下来,我需要从几个方面进行比较:功能完整性、性能、代码结构、可移植性、依赖项、错误处理和文档支持。用户提供的引用内容提到了Visual C++的版本问题,可能和编译器支持有关,但用户的问题是关于两个STL实现的比较,所以可能需要结合编译器兼容性来讨论。 首先,功能方面,标准STL功能全面,覆盖了C++标准的所有要求,比如各种容器(vector、map、set等)、算法(sort、find等)、迭代器类型。而mytinystl可能只实现了部分功能,比如仅支持基础容器和简单算法,缺少高级特性如allocator、异常处理或并行算法。 性能方面,标准STL经过优化,尤其在编译器如Visual C++中可能有特定优化[^1][^2],而mytinystl可能没有进行深度优化,性能可能较低,特别是在复杂操作或大规模数据下。 代码结构上,标准STL的代码复杂,涉及大量模板和底层优化,而mytinystl可能结构更简单,适合学习和修改,但扩展性和健壮性不足。 可移植性方面,标准STL随编译器提供,跨平台支持好,而mytinystl可能依赖特定编译器或平台,如只支持C++11或特定版本的Visual C++[^2]。 依赖项方面,标准STL作为语言的部分无需额外依赖,而mytinystl可能需要用户自行包含头文件或配置项目。 错误处理方面,标准STL使用异常,而mytinystl可能使用断言或返回错误码,影响健壮性。 文档支持上,标准STL有丰富文档,而mytinystl可能文档较少,依赖代码注释。 需要验证这些假设是否正确,可能需要查看mytinystl的文档或代码。比如,检查其支持的容器和算法,是否有异常处理,是否依赖特定编译器特性如_MSC_VER宏[^1]。此外,用户提供的引用提到Visual C++的新版本可能支持新C++标准特性,这可能影响标准STL的功能,而mytinystl是否跟进这些更新也是差异点。 总结起来,差异主要集中在功能覆盖、性能优化、代码复杂度、可移植性、文档等方面。需要确保回答结构清晰,分点说明,并引用提供的参考内容中的相关信息,如编译器版本和特性支持的影响。</think>### mytinystl 与标准 STL 的差异分析 #### 1. **功能完整性** - **标准 STL**:严格遵循 C++ 标准(如 C++11/14/17/20),提供完整的容器(如 `vector`、`map`)、算法(如 `sort`、`transform`)、迭代器和智能指针等,支持异常处理、自定义分配器(`allocator`)及模板元编程优化。 - **mytinystl**:通常仅实现核心功能(如基础容器和简单算法),可能缺少异常处理、高级分配器或并行算法等特性。例如,可能不支持 `std::unordered_map` 或 `std::regex`。 #### 2. **性能优化** - **标准 STL**:针对不同编译器(如 Visual C++)深度优化,例如利用编译器内置指令(如 `_MSC_VER` 宏)或硬件特性提升性能。例如,`std::sort` 可能混合使用插入排序和快速排序。 - **mytinystl**:通常未进行底层优化,可能采用朴素实现(如单排序算法),性能在大规模数据下较弱。 #### 3. **代码结构与可维护性** - **标准 STL**:代码复杂,依赖模板特化、SFINAE 等技术,难以直接修改或调试。 - **mytinystl**:代码简洁,结构清晰,适合学习 STL 原理或二次开发,但健壮性较低。 #### 4. **编译器与平台兼容性** - **标准 STL**:与编译器紧密集成(如 Visual C++ 的版本更新会同步支持新特性),跨平台兼容性强。 - **mytinystl**:可能仅适配特定编译器版本(如依赖 C++11 语法),或未处理平台差异(如 Windows/Linux 内存模型)。 #### 5. **依赖项与部署** - **标准 STL**:作为编译器默认组件,无需额外配置。 - **mytinystl**:需手动引入头文件或库,可能增加项目复杂度。 #### 6. **错误处理与文档** - **标准 STL**:提供标准异常(如 `std::out_of_range`)和详细文档(如 cppreference.com)。 - **mytinystl**:可能依赖断言或返回错误码,文档较少,需通过源码理解行为。 --- ### 示例代码对比 **标准 STL 使用 `std::vector`:** ```cpp #include <vector> #include <algorithm> int main() { std::vector<int> v = {5, 3, 1}; std::sort(v.begin(), v.end()); // 使用优化后的排序算法 return 0; } ``` **mytinystl 可能实现:** ```cpp // mytinystl/vector.h template<typename T> class vector { // 简易实现,未考虑异常安全或分配器 }; // mytinystl/algorithm.h template<typename Iterator> void sort(Iterator begin, Iterator end) { // 朴素快速排序实现 } ``` ---
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