本周,侯老师继续带领我们深入剖析STL的源码,并理解泛型编程的奥义。
于是,在此之前,所需要的基础必要的是
- C++基本语法
- 模板基础
- 数据结构和算法的概念
在不同的编译器环境下,各家公司对标准库的实现也不尽相同。
Visual C++ 6.0 编译器,可以去...\include
下面去找
GNU C++ 4.9.2编译器,可以去...\4.9.2\include
下面去找
OOP和GP的概念得到再一次的区分和强调。在STL中,至少是历史版本中,几乎没有OOP的设计方式,都采用GP的概念进行设计。
此外,除了必须的语法基础,还需要知道操作符重载和Templates模板,才不至于迷失在茫茫代码中。
模板又分为类模板,函数模板,成员模板。模板又分为泛化和特化,以及偏特化。
本讲,我们重点剖析了分配器、迭代器和萃取机。
- 分配器 Allocator
分配器为STL中的容器提供分配内存以及释放内存的调用接口。从源码上看,VC6 C++、BC5 C++、GCC 2.9的STL对operator new()
和operator delete()
都只完成allocate()
和deallocate()
的操作,没有任何额外特殊的设计。但是GCC 2.9有一个特殊的allocator名称是alloc()
,它通过一串链表来将不同大小的元素分别存储来降低开销。这个非标准的分派器到了GCC 4.9的时候,又没有出现在其任意一个容器源码中了。但是它依然存在于库中,名称变化为__pool_alloc
。
- 迭代器 Iterator
迭代器为STL中容器的元素访问提供类似智能指针的功能。以链表为例,list的迭代器其实是一个指针,它指向list中的某一个node所占用的内存区块的头部位置。因此,当使用者使用迭代器时,迭代器要表现为一个指针的行为,因此它要重载operator ++()
、operator ++(int)
、operator->()
、operator--()
、operator*()
等指针操作符。这里前加加和后加加要区分开来分别进行重载,前加加允许叠加使用,后加加则不允许。
当迭代器被使用者使用时,使用者可能会采用算法来对容器中的元素进行操作。那么对于不同的算法,它需要知道迭代器的某些特性,来方便的选取最经济的方式来实现其功能。因此,迭代器需要向算法提供它的特性,比如是否可以随机存取,元素之间的偏移量是多少,每个元素的大小等等。
但是,如果使用者丢给算法的是一个指针,那么算法就没办法从指针自己得到这些信息了。因为指针没有这些属性。因此,萃取机就作为中介层出现了。
- 萃取机 Traits
算法现在不直接询问迭代器其属性了,而是询问萃取机。萃取机用模板来实现,当传入的类型是迭代器时,任何问题都由萃取机作为中间传话人,从迭代器那里取得并返回给算法。
当特别的指针类型传入到萃取机时,萃取机就替代指针,回答算法的提问。因为传入指针所指向的对象类型是已知的,因此萃取机自动的告诉算法,指针的偏移量、元素大小、存取类型等等。
随后,分别以vector、array、forward_list容器为例,分析了他们内部的迭代器与萃取机的使用。