面试：stl、操作系统等查漏补缺（四）

stl扩容：

vector相关：

vector扩容，linux下是2倍率扩容，vs是1.5倍扩容。扩容的时候，会将原先的数据区给释放掉，开辟一段新的内存区域，将所有的值复制到另一端内存当中。会造成迭代器失效的问题。1.5倍扩容机制有一个好处就是能够，复用之前释放的内存。

map与unordered_map的扩容机制：

在 C++ 中，std::map 是基于**红黑树（Red-Black Tree）**实现的关联容器，其底层数据结构与哈希表（如 std::unordered_map）不同。因此，std::map 的“扩容”机制与哈希表的扩容有本质区别。

std::map 的实现基于平衡二叉搜索树（红黑树），其特性如下：

• 动态节点分配：每个键值对作为一个树节点（Node）动态分配在堆内存中。

• 自动平衡：插入或删除操作后，红黑树通过旋转和重新着色维持平衡，确保操作时间复杂度为 O(log N)。

• 无需显式扩容：树的节点按需分配，没有固定容量的概念，也不会像哈希表那样触发“扩容-重新哈希”的过程。

std::unordered_map扩容：

1. 触发条件：
   当插入元素后，元素数量超过 负载因子（load factor） × 桶数量（bucket_count） 时触发扩容。

   • 默认负载因子为 1.0，可通过 max_load_factor(float) 调整。

2. 扩容过程：

   • 分配新的更大的桶数组（通常为原大小的两倍左右）。

   • 将所有元素重新哈希到新桶中（时间复杂度 O(N)）。

3. 优化手段：

   • 提前调用 reserve(n) 预分配足够的桶，避免多次扩容。

对比：

特性	std::map（红黑树）	std::unordered_map（哈希表）
底层结构	平衡二叉搜索树	桶（数组） + 链表/红黑树（解决冲突）
动态调整方式	节点动态分配，插入时调整树结构	桶数组扩容，重新哈希所有元素
时间复杂度	插入/删除/查找：O(log N)	平均 O(1)，最坏 O(N)（哈希冲突严重时）
内存连续性	节点分散在堆内存中	桶数组连续存储，链表节点分散
扩容触发条件	无显式扩容，按需分配节点	元素数量超过 负载因子 × 桶数量
扩容代价	每次插入可能触发树的再平衡（局部调整）	触发全局重新哈希，代价较高

private跟protected的区别

private：访问范围限定于成员类的内部。子类无法访问父类的private成员。外部类也不能访问。实现完全封装，隐藏实现的细节。

protected：定义在该成员的类内部。所有子类都可以访问。允许子类扩展父类的功能。

特性	private	protected
类内部	✔️	✔️
子类