《STL源码剖析》个人随笔

这本书在全书开头介绍了本书定位、适合的读者、阅读方式、剖析方式、编译环境和叙述风格等，总的来说就是作者苦口婆心的说了一堆概（废）况（话）。

第一章：

先是讲了STL的概念和发展历史，以及一些常用的组件的介绍，然后谈了谈源码开放的发展史和意义。说实在的第一章就列出了128个文件，当时人都快被吓傻，大部分都没见过，然后将它们分类。列了好多编译器的东西，极不友好（是我太菜了），看的我是云里雾里，甚至在怀疑自己是不是买错书了，还是说面试就问这些？还是老实回家种田得了。回到正题，接着讲了一些常见困（很）惑（骚）的语法（我TM会写出这种东西难为自己？）。然后结束了左闭右开即[)的表示方法，这样做的目的是为了有效的实现很多情况，例如[1,1)就可以表示空区间。

第二章：

主要是在围绕空间适配器讲，这是精华（作者讲的），可能平常对一些细节不知道，随便用个东西并没能体会到中间开辟了空间使用。SGI STL使用一个专属的、拥有层次配置能力的、效率优越（往好的吹）的特殊配置器——alloc，不接受任何参数（你??）还提供了一个标准配置器——simple_alloc。

new算式内含两个阶段(1)调用::operator new配置内存；(2)调用函数构建对象内容。delete算式也内含两阶段操作(1)调用函数讲对象析构；(2)调用::operator delete释放内存。内存配置操作由alloc:allocate()负责，内存释放操作由alloc::deallocate()负责，对象构造操作由::construct()负责，对象析构操作由::destroy()负责。

SGI以malloc()和free()完成内存的配置与释放。SGI设计了双层级配置器，第一级配置器直接使用malloc()和free()，第二级配置器则视情况采用不同的策略：当配置区块超过128bytes时，视之为“足够大”，便调用第一级配置器；当配置器区块小于128bytes时，视之为“过小”，为了降低额外负担，便采用复杂的memory pool整理方式，而不再求助于第一级配置器。每次配置一大块内存，并维护对应之自由链表（free-list)。下次若再有相同大小的内存需要，就直接从free-lists中拔出，SGI第二级配置器会主动将任何小额区块的内存需求量上调至8的倍数，并维护16个free-lists。当发现free list中没有可用区块了时，就调用refill()，准备为free list重新填充空间。新的空间将取自内存池（经由chunk_alloc()完成）。缺省取20个新节点，万一内存池空间不足获得的节点数可能小于20。

chunk_alloc()函数以end_free - start_free来判断内存池的水量，如果水量充足，就直接调出20个区块返回给free list。如果水量不足以提供20个区块，但还可以供应一个以上的区块，就拔出这不足20个区块的空间出去。这时候其pass by reference的nobjs参数将被修改为实际能够供应的区块数。如果内存池连一个区块空间都无法供应，对客端显然无法交代，此时便需利用malloc()从heap中配置内存，为内存池注入源头活水以应付需求。新水量的大小为需求量的两倍，再加上一个随着配置次数增加而愈来愈大的附加量。如果整个system heap空间都不够了，malloc()行动失败，chunk_alloc()就四处寻找有无“尚有未用区块，且区块够大”之free lists。找到了就挖一块交出，找不到就调用第一级配置器，第一级配置器其实也是使用malloc()来配置内存，但它有out-of-memory处理机制，或许有机会释放其它的内存拿来此处使用。如果可以，就成功，否则发出bad_alloc异常。

SGI以malloc而非::operator new来配置内存，因此SGI不能直接使用C++的set_new_handler()，必须仿真一个类似的set_malloc_handler()。uninitialized_copy()使我们能够将内存的配置与对象的构造行为分离开来。容器的全区间构造函数通常以两个步骤完成：配置内存区块，足以包含范围内的所有元素；使用uninitialized_copy()，在该内存区块上构造元素。要么"构造出所有必要元素”，要么“不构造任何东西”。uninitialized_fill_n()为指定范围内的所有元素设定相同的初值。

第三章：

auto_ptr是一个用来包装原生指针的对象，可以解决内存泄漏问题。auto_prt角括号内放的是“原生指针所指对象”的型别，而不是原生指针的型别。traits用来萃取迭代器的型别，vlaue type是指迭代器所指对象的型别，difference type用来表示两个迭代器之间的距离，因此它也可以用来表示一个容器的最大容量。

Input Iterator：只读  Output Iterator：只写  Forward Iterator：允许读写  Bidirectional Iterator：可双向移动  Random Access Iterator：涵盖所有指针算术能力

STL算法的命名规则：以算法所能接受的最低阶迭代器类型，来为其迭代器型别参数命名。distance()可接受任何类型的迭代器。

iterator class不含任何成员，纯粹只是型别定义，所有继承它不会招致任何额外负担。设计适当的相应型别是迭代器的责任，设计适当的迭代器则是容器的责任。

iterator_traits负责萃取迭代器的特性，__type_traits负责萃取型别的特性。如果class内含指针成员，并且对它进行内存动态配置，那么这个class就需要实现自己的non_trivial-xxx。

第四、五章：

序列式容器：array,vector,heap,priority_queue,list,slist,deque,stack,queue

并联式容器：RB-tree,set,map,multiset,multimap,hashtable,hash_set,hash_map,hash_multiset,hash_multimap

heap内含一个vector，priority_queue内含一个heap，stack和queue都内含一个deque，set/map/multiset/multimap都内含一个RB-tree，hash_x都内含一个hashtable。

vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充空间以容纳新元素。vector支持随机存取，使用的Random Access Iterators。为了降低空间配置时的速度成本，vector实际配置的大小可能比客户端要求量更大一些，以备将来可能的扩充，vector的容量大小拥有大于等于其大小。所谓动态增加大小，并不是在原空间之后接连续新空间，而是以原大小的两倍另外配置一块较大空间，然后将原来内容拷贝过来，然后才开始在原内容之后构造元素，并释放原空间。因此，对vector的任何操作，一旦引起空间重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了。

list提供的是Bidirectional Iterators。

对deque进行的排序操作，为了最高效率，可将deque先完整复制到一个vector身上，将vector排序后，再复制回deque。

heap使用完全二叉树实现

缺省情况下priority_queue是利用一个max-heap完成

树：路径所经过的边数，称为路径长度（length)；根节点至任一节点的路径长度，即所谓该点的深度（depth）；某节点至其最深子节点的路径长度，称为该节点的高度（height）；任何节点的大小是指其所有子代的节点总数。

平衡二叉树，一般而言其搜寻时间可节省25%左右

AVL-tree要求任何节点的左右子树高度相差最多1

RB-tree（红黑树）

1.每个节点不是红色就是黑色

2.根节点为黑色

3.如果节点为红，其子节点必须为黑

4.任一节点至NULL（树尾端）的任何路径，所含的黑节点数必须相同

insert_unique()表示被插入节点的键值在整棵树中必须独一无二，insert_equal()表示被插入节点的键值在整棵树中可以重复。

面对并联式容器，应该使用其所提供的find函数来搜寻元素p.find()。

map不允许两个元素拥有相同的键值，insert插入操作返回一个pair，由一个迭代器和一个bool值组成，后者表示插入成功与否。

hash_table可提供对任何有名项的存取操作和删除操作，所以hash_table也可被视为一种字典结构。

负载系数，意指元素个数除以表格大小，负载系数永远在0~1之间——除非采用开链策略。

线性探测：平均插入成本的增长幅度，远高于负载系数的成长幅度，这样的现象在hashing过程中称为主集团。

二次探测：如果hash function计算出新元素的位置为H，而该位置实际上已被使用，那么我们就依序尝试H+1²，H+2²，H+3²，...，H+i²，而不是像线性探测那样依序尝试H+1，H+2，H+3，...，H+i。如果我们假设表格大小为质数，而且永远保持负载系数在0.5以下，那么就可以确定每插入一个新元素所需要的探测次数不多于2。二次探测可以消除主集团，却可能造成次集团。

使用开链手法，表格的负载系数将大于1，SGT STL的hash_table便是采用这种做法。bucker维护hash_table_node，buckets聚合体用vector完成。hash_table的迭代器没有后退操作，也没有定义所谓的逆向迭代器。

第六章：

算法，问题之解法也。

首先提出了时间复杂度和空间复杂度，肯定是时间花的越少越好，使用的空间越小越好，这也是算法的初衷。

介绍了几十种算法，就不一一累赘了。

第七章：

讲了一下仿函数的概念，STL仿函数的分类，以操作数的个数划分，可分为一元和二元仿函数；以功能划分，可分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。

第八章：

改变仿函数接口着，称为function adapter；改变容器接口者，我们称为container adapter，改变迭代器接口者，我们称为iterator adapter。

insert iterators可以将一般迭代器的赋值操作转变为插入操作，专司尾端插入操作的back_insert_iterator，专司头端插入操作的front_insert_iterator，可以任意位置执行插入操作的insert_iterator。STL提供三个相应函数：back_inserter()、front_inserter()、inserter()。

iostream iterators可以将迭代器绑定到某个iostream对象身上。绑定到istream对象身上的，称为istream_iterator，拥有输入功能；绑定到ostream对象身上的，称为ostream_iterator，拥有输出功能。

 

感想：这本书刚看的时候真的觉得很难，前面那一堆泛型操作什么鬼嘛，硬着头皮看（虽然看不懂，哈哈），花了12天粗略的把书过了一遍，花了两个小时写这篇博客，字有点多就不检查了，有错别字的话就将就着看吧。。。