Effective STL 读书笔记 4

Item 19：区分等价(equivalence)和相等(equality)。

• 现看看英汉字典对等价(equivalence)的定义：

一种逻辑操作符,具有下述性质：若P是一个命题，Q是一个命题，R是一个命题，当且仅当 所有的命题为真或所有的命题为假时，P,Q,R,...的等价才为真。

• 在 STL 中有两种比较对象是否相等的方法，方法一，相等(equality)：

x == y

• 方法二，等价(equivalence)：

!(x < y) && !(y < x)

• 标准关联容器需要对元素进行排序，对于每个容器必须有一个比较算法（比较对象的大小，而不仅仅是是否相等），默认的算法是 less，用户必须定义 operator < 及 operator == 。为了减少冲突和减少用户的编码量，STL 用等价代替相等，这样用户即可将 operator == 省略。
• 总结：关联容器使用等价，顺序容器使用相等。

Item 20：为成员是指针类型的关联容器提供比较类型。

• stl::set<typename T, typename Compare> 其中 Compare 是一个 type 而不是一个函数指针、或者函数对象，这就是所谓的“比较类型(comparison types)”。

Item 21：当对象相等时，总是让比较函数返回 false。

• 当比较函数是 < 或 > 时，此条目是废话。
• 当比较函数是 <= 或 >= 时，如果 x == y 时使 <= 及 >= 返回 true，则会破坏等价性（见Item 19），从而破坏关联容器。

x == y 与 !(x <= y) && !(y <= x) 冲突。

Item 22：避免对 set 及 multiset 的关键部分进行 in-place 修改。

• 首先看看 wikipedia 对 in-place 的定义：

In computer science, an in-place algorithm is an algorithm which transforms a data structure using a small, constant amount of extra storage space. The input is usually overwritten by the output as the algorithm executes.

• 这里的“关键部分(key part)”指的是 set / multiset 存储的对象 T 中对 set / multiset 的排序算法有影响的部分，或者说是参与排序的部分。比如下例中 User::ID：

class User {
public:
    unsigned int ID;
    std::string name;
    unsinged int age;
};

class UserIDLess : public binary_function<User, User, bool> {
public:
    operator() (const User &lhs, const User &rhs) const {
       return lhs.ID < rhs.ID;
    }
};

typedef set<User, UserIDLess> IDSortedUserSet;

• 修改 set / multiset 中的对象时，注意不要改变对象的关键部分，否则容器会被破坏。
• 如果必须改变关键部分，采取如下策略：

1. 找到要修改的对象。*a = set.find();
2. 复制对象。*b = new Obj(*a);
3. 修改复制的对象。b->changeSome();
4. 删除原对象。set.remove(a);
5. 插入复制的对象。set.insert(b);

Item 23：考虑用 sorted vector 代替关联容器。

• 关联容器对频繁的插入、删除、查找作了优化。但我们的操作模式通常是：首先建立容器（向容器中插入数据），然后使用容器（在容器中查找对象，多次），修改容器（如果有必要）。在这样的情况下我们可以使用 sorted vector 替代关联容器。
• 理由一：关联容器的内部实现是平衡二叉树，比 vector 所占用的内存要大，特别是在对象较小而数量众多的情况下。
• 理由二：当占用内存数超过一个物理内存页面（4K ）大小时，关联容器的各种算法均会导致频繁的页交换，而 vector 则会好的多。

Item24：在效率很重要的情况下，仔细选择 map::operator[] 和 map::insert。

• map::operator[] 采用的是 "add or update" 策略。
• 当指定键值不存在时，map[key] = value 与下例等同：

pair<Map::iterator, bool> result =
    map.insert(Map::value_type(key, MapValue());
result.first->second = value;

• 效率比 map::insert 差，替代方案：

template<typename Map, typename MapKey, typename MapValue>
typename Map::iterator
efficientAddOrUpdate(Map& map, const MapKey &key, const MapValue value) {
    typename Map::iterator itr = map.lower_bound(key);
    if (itr != map.end() && !(map.key_comp()(key, itr->first))) {
       itr->second = value;
       return itr;
    }
    else {
       return map.insert(itr, Map::value_type(key, value));
    }
}

• 上面使用了 hinted insert，有较高效率。

Item 25：熟悉非标准的散列容器（hashed containers）。

• 为了不推迟 STL 的发布，标准委员会没有将 hashed container 放入标准中。（下一版会加入？）
• 但我们有事实上的 hash 容器：hash_set, hash_multiset, hash_map, hash_multimap.