C++ 浅谈之 STL Deque

HELLO，各位博友好，我是阿呆 🙈🙈🙈

这里是 C++ 浅谈系列，收录在专栏 C++ 语言中 😜😜😜

本系列阿呆将记录一些 C++ 语言重要的语法特性 🏃🏃🏃

OK，兄弟们，废话不多直接开冲 🌞🌞🌞

一 🏠 概述

简单介绍

Deque 双端队列，在头尾对元素进行删除和插入快，中间插入或删除效率低，支持元素随机访问。它是动态分段连续空间组合而成，无 capacity 概念，可即时增加新空间（不会像 vector 因旧空间不足而重新申请）

和 Vector 维护连续线性空间不同，Deque 维护多段连续空间，各段间不一定连续，Deque 用数组（名为 map）存储着各连续空间首地址 👦👦👦

迭代器

分段存储提高了两端添加，删除的效率，也使容器迭代器实现更复杂，有如下 2 个问题

① 迭代器遍历时，须确认各连续空间在 map 数组中的位置 👨‍🚀👨‍🚀👨‍🚀

② 迭代器在某个连续空间时，须知道是否处于空间边缘（一旦前进，需要跳到下一个连续空间）

//迭代器内部实现如上，包含 4 个指针
template<class T,...>
struct __deque_iterator{
    ...
    T* cur; //指向当前正在遍历的元素
    T* first; //指向当前连续空间的首地址
    T* last; //指向当前连续空间的末尾地址
    map_pointer node; //T** 二级指针, 指向 map 数组中存储的指向当前连续空间的指针
}

借助这四个指针和运算符重载，使迭代器可以在分段连续空间遍历 🎅🎅🎅

//当迭代器处于当前连续空间边缘的位置时，如果继续遍历，就需要跳跃到其它的连续空间中，该函数可用来实现此功能
void set_node(map_pointer new_node){
    node = new_node;//记录新的连续空间在 map 数组中的位置
    first = *new_node; //更新 first 指针
    //更新 last 指针，difference_type(buffer_size())表示每段连续空间的长度
    last = first + difference_type(buffer_size());
}

//重载 * 运算符
reference operator*() const{return *cur;}
pointer operator->() const{return &(operator *());}

//重载前置 ++ 运算符
self & operator++(){
    ++cur;
    //处理 cur 处于连续空间边缘的特殊情况
    if(cur == last){
        //调用该函数，将迭代器跳跃到下一个连续空间中
        set_node(node+1);
        //对 cur 重新赋值
        cur = first;
    }
    return *this;
}

//重置前置 -- 运算符
self& operator--(){
    //如果 cur 位于连续空间边缘，则先将迭代器跳跃到前一个连续空间中
    if(cur == first){
        set_node(node-1);
        cur == last;
    }
    --cur;
    return *this;
}

二 🏠 核心

底层实现

STL Deque 有如下的定义代码 👇👇👇

//_Alloc为内存分配器
template<class _Ty,
    class _Alloc = allocator<_Ty>>
class deque{
    ...
protected:
    iterator start; // map 数组中首个连续空间的信息
    iterator finish; //map 数组中最后一个连续空间的信息
    map_pointer map;
...
}

内部空间布局，如下图所示 🐳🐳🐳

三 🏠 结语

身处于这个浮躁的社会，却有耐心看到这里，你一定是个很厉害的人吧 👍👍👍

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