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deque双向开口可进可出的容器
我们知道连续内存的容器不能随意扩充,因为这样容易扩充别人那去
deque却可以,它创造了内存连续的假象.
其实deque由一段一段构成 ,他是分段连续,而不是内存连续 当走向段的尾端时候自动跳到下一段 所以支持迭代器++ 操作,自动跳到下一段的方法由operator++实现
deque每次扩充 申请一个段
一 定义
头文件 #include <deque>
int main_0() {
//默认构造函数 创建一个空的deque
deque<int> c;
//拷贝构造
deque<int> c1(c);
//赋值拷贝
deque<int> c2 = c1;
//指定元素个数创建
deque<int> c3 (5,6);
for (auto i : c3) {
cout<< i << ",";
}
cout << "deque(个数, 元素)"<<endl;
//指定区间创建
deque<int> c4(c3.begin()+2, c3.begin()+3);
for (auto i : c4) {
cout<< i << ",";
}
cout << "deque(区间, 区间)"<<endl;
//指定初始化列表创建
deque<int> c5({2,3,4,5});
for (auto i : c5) {
cout<< i << ",";
}
cout << "deque({})"<<endl;
//指定初始化列表创建
deque<int> c6 = {2,3,4,5};
for (auto i : c6) {
cout<< i << ",";
}
cout << "deque = {}" <<endl;
cout<<endl;
return 0;
}
二 操作
int main()
{
deque<int> c = {1,2,3,4,5};
deque<int> c1;
// 赋值初始化
c1.assign(c.begin(),c.end());
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "assign()" <<endl;
//在尾部插入
c1.push_back(6);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "push_back()" <<endl;
//头插入
c1.push_front(0);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "push_front()" <<endl;
//弹尾元素
c1.pop_back();
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "pop_back()" <<endl;
//弹头元素
c1.pop_front();
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "pop_front()" <<endl;
//指定位置插入元素
c1.insert(c1.begin()+3, 10);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "insert()" <<endl;
//删除指定位置元素
c1.erase(c1.begin()+3);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "erase()" <<endl;
//清空deque
c.clear();
for (auto i: c) {
cout<< i << ",";
}
cout << "clear()" <<endl;
//构造
c1.emplace(c1.end(), 100);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "emplace()" <<endl;
//头位置插入元素
c1.emplace_front(111);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "emplace_front()" <<endl;
//尾位置插入元素
c1.emplace_back(111);
for (auto i: c1) {
cout<< i << ",";
}
cout << "emplace_back()" <<endl;
//交换
c.swap(c1);
for (auto i: c) {
cout<< i << ",";
}
cout << "swap()" <<endl;
int tmp;
tmp = c.front();
cout<<"第一个元素"<< tmp << endl;
tmp = c.back();
cout<<"最后一个元素"<< tmp << endl;
tmp = c.at(1);
cout<<"指定下标元素"<< tmp << endl;
tmp = c[1];
cout<<"指定[]下标元素"<< tmp << endl;
return 0;
}
三 内存
int main()
{
deque<int> c = {1,2,3,4,5};
//元素个数
cout<< "size(): " << c.size() <<endl;
//重新设定deque大小 少退多补
c.resize(10, 5);
for(auto i : c)
{
cout << i <<",";
}
cout << "resize()" << endl;
//最大容量
cout << "max_size(): " << c.max_size() <<endl;
//是否为空
cout << "empty: " << c.empty() << endl;
//清空内存
c.shrink_to_fit();
return 0;
}
五 与迭代器操作
int main()
{
deque<int> c = {1,2,3,4,5};
//指向第一个元素的迭代器
cout << *c.begin() << endl;
//指向最后一个元素的下一个位置的迭代器
cout << *c.end() << endl;
//反向deque的第一个元素的迭代器
cout << *c.rbegin() << endl;
//反向deque的第一个元素的上一个位置迭代器
cout << *c.rend() << endl;
//指向第一个元素的迭代器
cout << *c.cbegin() << endl;
//指向最后一个元素的下一个位置的迭代器
cout << *c.cend() << endl;
//反向deque的第一个元素的迭代器
cout << *c.crbegin() << endl;
//反向deque的第一个元素的上一个位置迭代器
cout << *c.crend() << endl;
return 0;
}
Soource Code
deque的类图如下,跟vector的类图结构相似
_Deque_base<_Tp>基类
template<typename _Tp, typename _Alloc>
class _Deque_base
{
...
struct _Deque_impl
: public _Tp_alloc_type
{
_Tp** _M_map;
size_t _M_map_size;
iterator _M_start;
iterator _M_finish;
}
...
}
_Deque_impl<_Tp>数据类
成员变量含义,如下图所示
_M_map指向存储 指向内存的指针 的连续内存
_M_map_size表示_M_map指向的内存大小(有多少个buffer)
_M_start指向_M_map指向内存起始点的迭代器
_M_finish指向_M_map指向内存结束点的迭代器
deque<_Tp>
template<typename _Tp, typename _Alloc = std::allocator<_Tp> >
class deque : protected _Deque_base<_Tp, _Alloc>
{
//成员变量含义与vector成员变量含义相似
public:
typedef _Tp value_type;
typedef typename _Tp_alloc_type::pointer pointer;
typedef typename _Tp_alloc_type::const_pointer const_pointer;
typedef typename _Tp_alloc_type::reference reference;
typedef typename _Tp_alloc_type::const_reference const_reference;
typedef typename _Base::iterator iterator;
typedef typename _Base::const_iterator const_iterator;
typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef _Alloc allocator_type;
...
//这个函数返回buffer大小
static size_t _S_buffer_size() _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return __deque_buf_size(sizeof(_Tp)); }
}
//它的实现如下
#ifndef _GLIBCXX_DEQUE_BUF_SIZE
#define _GLIBCXX_DEQUE_BUF_SIZE 512
#endif
inline size_t
__deque_buf_size(size_t __size)
{ return (__size < _GLIBCXX_DEQUE_BUF_SIZE
? size_t(_GLIBCXX_DEQUE_BUF_SIZE / __size) : size_t(1)); }
/*
如果是deque<int>的话 上面的函数可以翻译成 4 < 512 ? size_t(512/4) " size_t(1)
结果就是512/4 = 128
那么每个buffer所含value_type的个数就128,即一个buffer能存128个int
deque<double> 的话就是512/8 = 64 那么每个buffer的所含个数就是64
如果>=512 就是每个buffer只能存1个 (class/array/struct)
*/
解析一个成员函数insert(),在解析之前介绍一下它的迭代器成员变量的含义
start 指向头的迭代器(_M_start)
finish 指向尾部的下一个位置的迭代器(_M_finish)
cur 指向当前元素
first 指向当前buffer内的第一个元素
last 指向单钱buffer的最后一个元素
node 指向当前buffer的指针
map_size node的个数
insert(const_iterator __position, value_type&& __x)
{ return emplace(__position, std::move(__x)); }
empalce()
template<typename _Tp, typename _Alloc>
template<typename... _Args>
typename deque<_Tp, _Alloc>::iterator
deque<_Tp, _Alloc>::
emplace(const_iterator __position, _Args&&... __args)
{
if (__position._M_cur == this->_M_impl._M_start._M_cur) //插入的位置是否在最前端
{
emplace_front(std::forward<_Args>(__args)...);
return this->_M_impl._M_start;
}
else if (__position._M_cur == this->_M_impl._M_finish._M_cur)//插入的位置在最尾端
{
emplace_back(std::forward<_Args>(__args)...);
iterator __tmp = this->_M_impl._M_finish;
--__tmp;//迭代器指向的是最尾端的下一个位置
return __tmp;
}
else
return _M_insert_aux(__position._M_const_cast(),
std::forward<_Args>(__args)...);
}
emplace_front()
template<typename _Tp, typename _Alloc>
template<typename... _Args>
void
deque<_Tp, _Alloc>::
emplace_front(_Args&&... __args)//插入在最前端
{
if (this->_M_impl._M_start._M_cur != this->_M_impl._M_start._M_first)//如果最前端的buffer内存够的话
{
this->_M_impl.construct(this->_M_impl._M_start._M_cur - 1,
std::forward<_Args>(__args)...);//直接在备用空间上构造元素
--this->_M_impl._M_start._M_cur;//调整cur
}
else //如过内存不够
_M_push_front_aux(std::forward<_Args>(__args)...);
}
#if __cplusplus >= 201103L
template<typename... _Args>
void
deque<_Tp, _Alloc>::
_M_push_front_aux(_Args&&... __args)
#else
void
deque<_Tp, _Alloc>::
_M_push_front_aux(const value_type& __t)
#endif
{
_M_reserve_map_at_front();
*(this->_M_impl._M_start._M_node - 1) = this->_M_allocate_node();//申请空的头结点
__try
{
this->_M_impl._M_start._M_set_node(this->_M_impl._M_start._M_node
- 1); //改变start，令其指向新节点
this->_M_impl._M_start._M_cur = this->_M_impl._M_start._M_last - 1; ////改变cur，
#if __cplusplus >= 201103L
this->_M_impl.construct(this->_M_impl._M_start._M_cur,
std::forward<_Args>(__args)...);//复制
#else
this->_M_impl.construct(this->_M_impl._M_start._M_cur, __t);
#endif
}
__catch(...)
{
++this->_M_impl._M_start;
_M_deallocate_node(*(this->_M_impl._M_start._M_node - 1));
__throw_exception_again;
}
}
_M_insert_aux
#if __cplusplus >= 201103L
template<typename... _Args>
typename deque<_Tp, _Alloc>::iterator
deque<_Tp, _Alloc>::
_M_insert_aux(iterator __pos, _Args&&... __args)
{
value_type __x_copy(std::forward<_Args>(__args)...); // XXX copy
#else
typename deque<_Tp, _Alloc>::iterator
deque<_Tp, _Alloc>::
_M_insert_aux(iterator __pos, const value_type& __x)
{
value_type __x_copy = __x; // XXX copy
#endif
difference_type __index = __pos - this->_M_impl._M_start;//重在operator- 返回距起始端距离 安插点之前的元素个数
if (static_cast<size_type>(__index) < size() / 2)//若果插入点在整体内存的前半段,插入后整体内存前移
{
push_front(_GLIBCXX_MOVE(front()));//复制头buffer的一个元素
iterator __front1 = this->_M_impl._M_start;//取出头迭代器位置,和下一个节点的起始点
++__front1;
iterator __front2 = __front1;
++__front2;
__pos = this->_M_impl._M_start + __index;
iterator __pos1 = __pos;
++__pos1;
_GLIBCXX_MOVE3(__front2, __pos1, __front1);//front1 到 front2 这段区间内的前pos1个元素向前移动一个单位 (留出一个单位给将插入的的元素)
}
else
{
push_back(_GLIBCXX_MOVE(back()));
iterator __back1 = this->_M_impl._M_finish;
--__back1;
iterator __back2 = __back1;
--__back2;
__pos = this->_M_impl._M_start + __index;
_GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3(__pos, __back2, __back1);
}
*__pos = _GLIBCXX_MOVE(__x_copy); //复制元素
return __pos;
}
既然说deque是模仿内存连续,实现这种功能的主要功臣是deque的迭代器,说道迭代器 那么我们一定会联想到迭代器的操作符重载,下面我主要介绍迭代器的操作符重载
operator* 这个比较好理解 返回cur指向的元素
reference
operator*() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return *_M_cur; }
pointer
operator->() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return _M_cur; }
operator++()(前++)与operator++(int)
_Self&
operator++() _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
++_M_cur;
if (_M_cur == _M_last)//如果++到达该节点尾端
{
_M_set_node(_M_node + 1);//跳至下一个节点
_M_cur = _M_first;
}
return *this;
}
_Self
operator++(int) _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
_Self __tmp = *this;
++*this;//调用前++
return __tmp;
}
operator--()与operator--(int)
_Self&
operator--() _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
if (_M_cur == _M_first)//如果--后到达头端
{
_M_set_node(_M_node - 1);//跳至前一个节点
_M_cur = _M_last;
}
--_M_cur;
return *this;
}
_Self
operator--(int) _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
_Self __tmp = *this;
--*this;
return __tmp;
}
operator+=(itn) ,+,-=,-
_Self&
operator+=(difference_type __n) _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
const difference_type __offset = __n + (_M_cur - _M_first);//查找位置
if (__offset >= 0 && __offset < difference_type(_S_buffer_size()))//查找位置是否小于一个buffer的容量(在当前buffer内)
_M_cur += __n;
else
{
const difference_type __node_offset =
__offset > 0 ? __offset / difference_type(_S_buffer_size())
: -difference_type((-__offset - 1)
/ _S_buffer_size()) - 1;
_M_set_node(_M_node + __node_offset);//切换至正确buffer
_M_cur = _M_first + (__offset - __node_offset
* difference_type(_S_buffer_size()));
}
return *this;
}
_Self
operator+(difference_type __n) const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
_Self __tmp = *this;
return __tmp += __n;//调用+=
}
_Self&
operator-=(difference_type __n) _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return *this += -__n; }//调用+=
_Self
operator-(difference_type __n) const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{
_Self __tmp = *this;
return __tmp -= __n;
}
operator[],和_M_set_node
reference
operator[](difference_type __n) const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return *(*this + __n); }
/**
* Prepares to traverse new_node. Sets everything except
* _M_cur, which should therefore be set by the caller
* immediately afterwards, based on _M_first and _M_last.
*/
void
_M_set_node(_Map_pointer __new_node) _GLIBCXX_NOEXCEPT//切换至正确buffer
{
_M_node = __new_node;
_M_first = *__new_node;
_M_last = _M_first + difference_type(_S_buffer_size());
}
参考<<侯捷STL标准库>>
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