C++ 《STL源码剖析》 deque 学习

Deque 简介

    deque是“double—ended queue”的缩写，和vector一样都是STL的容器，deque 是双端数组，而 vector 是单端的。

    deque 在接口上和 vector 非常相似，在许多操作的地方可以直接替换。

    deque 可以随机存取元素（支持索引值直接存取，用[]操作符或at()方法，这个等下会详讲）。

    deque 头部和尾部添加或移除元素都非常快速。但是在中部安插元素或移除元素比较费时。

    使用时需要包含头文件 #include<deque> 。

Deque 实现原理

  deque 的中控器

    deque是连续空间（至少逻辑上看来如此），连续线性空间总令我们联想到array或vector。array无法成长，vector虽可成长，却只能向尾端成长，而且其所谓的成长原是个假象，事实上是（1）另觅更大空间；（2）将原数据复制过去；（3）释放原空间三部曲。如果不是vector每次配置新空间时都有留下一些余裕，其成长假象所带来的代价将是相当高昂。

    deque系由一段一段的定量连续空间构成。一旦有必要在deque的前端或尾端增加新空间，便配置一段定量连续空间，串接在整个deque的头端或尾端。deque的最大任务，便是在这些分段的定量连续空间上，维护其整体连续的假象，并提供随机存取的接口。避开了“重新配置、复制、释放”的轮回，代价则是复杂的迭代器架构。

    受到分段连续线性空间的字面影响，我们可能以为deque的实现复杂度和vector相比虽不中亦不远矣，其实不然。主要因为，既是分段连续线性空间，就必须有中央控制，而为了维持整体连续的假象，数据结构的设计及迭代器前进后退等操作都颇为繁琐。deque的实现代码分量远比vector或list都多得多。

    deque采用一块所谓的map（注意，不是STL的map容器）作为主控。这里所谓map是一小块连续空间，其中每个元素（此处称为一个节点，node）都是指针，指向另一段（较大的）连续线性空间，称为缓冲区。缓冲区才是deque的储存空间主体。SGI STL 允许我们指定缓冲区大小，默认值0表示将使用512 bytes 缓冲区。

    deque的整体架构如下图所示：

    

  deque 的迭代器

    让我们思考一下，deque的迭代器应该具备什么结构，首先，它必须能够指出分段连续空间（亦即缓冲区）在哪里，其次它必须能够判断自己是否已经处于其所在缓冲区的边缘，如果是，一旦前进或后退就必须跳跃至下一个或上一个缓冲区。为了能够正确跳跃，deque必须随时掌握管控中心（map）。所以在迭代器中需要定义：当前元素的指针，当前元素所在缓冲区的起始指针，当前元素所在缓冲区的尾指针，指向map中指向所在缓区地址的指针，分别为cur, first, last, node。

    指针结构如下图所示：

    

deque的内部结构大致就是这样

下面简单介绍一下deque函数的删除我感觉挺有意思的

deque<T, Alloc, BufSize>::erase(iterator first, iterator last) {
  if (first == start && last == finish) {//如果是删全部
    clear();
    return finish;
  }
  else {
    difference_type n = last - first;//清除区间的长度
    difference_type elems_before = first - start;//清除区间前方的元素个数
    if (elems_before < (size() - n) / 2) {//前方元素比较少
      copy_backward(start, first, last);//向后移动
      iterator new_start = start + n;//新起点
      destroy(start, new_start);//删除冗余的元素
      for (map_pointer cur = start.node; cur < new_start.node; ++cur)
        data_allocator::deallocate(*cur, buffer_size());
      start = new_start;
    }
    else {
      copy(last, finish, first);
      iterator new_finish = finish - n;
      destroy(new_finish, finish);
      for (map_pointer cur = new_finish.node + 1; cur <= finish.node; ++cur)
        data_allocator::deallocate(*cur, buffer_size());
      finish = new_finish;
    }
    return start + elems_before;
  }
}

deque对于erase这个接口

它会根据具体未知来选择是往前移动还是往后移动

其他的函数 类似pop push其实和之前vector和list差不多 

先判断空间够不够 是不是指向当前缓冲区的first|last 等一系列问题

如果空间不够 就申请新的缓冲区 然后map指针指向下一个map数组位置 然后 再对应指向新的缓冲区 顺便更新迭代器start end cur