[Boolan] C++第七周 STL 泛型编程（一）

2019-11-06 07:08:15

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供稿：网友

参考链接:C++new和delete实现原理

1. OOP(面向对象编程) vs GP(泛型编程)

OOP：将datas跟methods关联放到一起GP：将datas和methods分开，通过迭代器关联在一起 sort(c.begin(), c.end()) 优点:可以将容器和算法分别开发，低耦合，算法通过迭代器确定操作范围，并且通过迭代器获取数据

2. 分配器

VC++中

//newop2.cpp VC中new操作符的源码// newop2 Operator new(size_t, const nothrow_t&) for Microsoft C++#include <cstdlib>#include <new>_C_LIB_DECLint _callnewh(size_t size);_END_C_LIB_DECLvoid *operator new(size_t size, const std::nothrow_t&) _THROW0() { // try to allocate size bytes void *p; while ((p = malloc(size)) == 0) { // buy more memory or return null pointer _TRY_BEGIN if (_callnewh(size) == 0) break; _CATCH(std::bad_alloc) return (0); _CATCH_END } return (p); }

由上述源码可以看到，new是调用了系统函数malloc来分配的内存

//VC中allocator的部分源码 <xmemory>template<class _Ty> class allocator {public: typedef _SIZT size_type; typedef _PDFT difference_type; typedef _Ty _FARQ *pointer; typedef const _Ty _FARQ *const_pointer; typedef _Ty _FARQ& reference; typedef const _Ty _FARQ& const_reference; typedef _Ty value_type; pointer address(reference _X) const {return (&_X); } const_pointer address(const_reference _X) const {return (&_X); } pointer allocate(size_type _N, const void *) {return (_Allocate((difference_type)_N, (pointer)0)); } }; template<class _Ty> inline _Ty _FARQ *_Allocate(_PDFT _N, _Ty _FARQ *) {if (_N < 0) _N = 0; return ((_Ty _FARQ *)operator new( (_SIZT)_N * sizeof (_Ty))); }

由上述源码可知，VC的分配器是调用的_Allocate模板函数来分配内存，_Allocate是调用的operator new，new是调用的malloc系统函数分配的可知VC的分配器并没有什么特殊处理

int *p = allocator<int>().allocate(512, *int*)0);allocator<int>().deallocate(p, 512);

在GUN4.5中有两种分配器,一个是allocator，跟VC的一样；另一个叫_pool_alloc，这个分配器会有一个整的内存池，由16个指针组成，每个指针指向不同大小的内存，根据每次申请的大小分配那个指针上的内存，这样就避免了每次申请内存时，所带来的额外消耗，例如记录当前分配的内存大小，开始结束的标志。第二种的用法,认为指定分配器

vector<string, __gun_cxx::__pool_alloc<string>> vec;

3. 容器

[图]

4. List

双向链表实现，里面包含着迭代器，并且迭代器进行了大量的操作符重载,让他可以向指针一样使用template <class T, class Alloc = alloc>class list{PRotected: typedef __list_node<t> list_node;public: typedef list_node* link_type; typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;protected: link_type node;};

[图-迭代器重载]

其中需要注意的是下面这两个，前加加和后加加self & operator++() {node = (link_type)((*node).next); return *this;}self operator++(int) {self tmp = *this; ++*this; return tmp;}首先需要注意的是，虽然iterator也重载operator*(), 但是这里面的*this并没有使用这个重载；例如self tmp = *this, return *this;这两次*this已经被解释为拷贝构造的参数了++*this也没有使用重载的operator*();也是已经把*this解释成了operator++()的参数了操作符重载所看齐的对象是int(整型),应该符合整型的使用直觉int i(6);++++i; ---> ++(++i); //成立i++++; ---> (i++)++; //不成立遵循这个原则；所以operator++(int)的返回值是self，而不是self&, ++++的预期效果和int一致

Gnu2.9 —> Gnu4.9 自行体会 [图]

5. 迭代器的设计原则和Iterator Traits的作用与设计

链接：iterator_traits 19: 迭代器特性-iterator traits 我认为traints是容器跟算法中间的桥梁，因为容器是多种多样的，但是在实现某种功能是，会使用同一种算法，此时，算法就需要根据各个容器的特性来进行不同的计算那算法怎么知道各个容器的特征的呢？通过Traits

所以在每个Itreator中，都规定需要定义一下五种typedeftemplate<typename _Tp>struct _List_iterator{ typedef std::bidirectional_iterator_tag iterator_category; //容器的类别 typedef _Tp value_type; //容器的元素的类型 typedef _Tp* pointer; typedef _Tp& reference; typedef ptrdiff_t difference_type; //位置差类型};如果仅仅是重命名，直接在iterator中定义就好了，为什么还要有一个Traits呢？这是为了一个情况，就是iterator不是一个类；而是一个指针，那算法在调用一个指针作为参数的时候，就没有办法获得他的value_type,pointer,difference_type等特征所以，就抽了一个中间层，利用模板的偏特化的特性来进行一层包装//以value_type 为例给出示例template <class I>struct iterator_traits { //如果I是class iterator，就进这里 typedef typename I::value_type value_type;};template <class T>struct iterator_traits<T*> { typedef T value;};template <class T>struct iterator_traits<const T*>{ typedef T value_type; };//为什么const T* 的value_type不是const的，因为声明一种无法被赋值的变量没什么用，没办法被算法调用并进行计算template <typename T, ...>void algorithm(...) { typename iterator_traits<T>::value_type v1;}