STL源码剖析-容器-deque

deque概述

• deque 是一种双向开口的连续线性空间。可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作。
• deque是有一段一段的定量连续空间构成，是动态分段连续。
• deque 和 vector 的差异：
  • deque 允许于常数时间内对两端进行元素的插入或移除操作。
  • deque 没有容量，它是动态地以分段连续空间组合而成。
• deque 采用一块所谓的 map 作为主控。这个 map 是一小块连续空间（默认初值大小8个节点），其中每个节点都是指针，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的存储空间主体。
• deque 是分段连续空间，迭代器维持其“整体连续”的假象，并提供随机存取的接口。
• 一旦map提供的节点不足，就必须重新配置一个更大的一块map（至少两倍+2）。并将原来的数据放在中央，以使头尾两端的扩充能量一样大。
• 插入数据时，deque会根据插入位置与两端的距离判断向前还是向后。

deque 的中控器map

deque 采用一块所谓的 map 作为主控。这个 map 是一小块连续空间，其中每个节点都是指针，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的存储空间主体。

map默认初始大小为8

enum { _S_initial_map_size = 8 }; // map默认初始大小 8

// _M_initialize_map(size_t __num_elements)中
// map最少8个节点，最多“所需节点数+2”（前后各预留一个，扩容时可以用）
this->_M_impl._M_map_size = std::max((size_t)_S_initial_map_size, size_t(__num_nodes + 2));

map空间重新配置

扩容一次至至少两倍+2。

size_type __new_map_size = _M_map_size + max(_M_map_size, __nodes_to_add) + 2;

void _M_reserve_map_at_back (size_type __nodes_to_add = 1) { /*默认新增节点数=1*/
  if (__nodes_to_add + 1 > _M_map_size - (_M_finish._M_node - _M_map))
    _M_reallocate_map(__nodes_to_add, false);
}

void _M_reserve_map_at_front (size_type __nodes_to_add = 1) { /*默认新增节点数=1*/
  if (__nodes_to_add > size_type(_M_start._M_node - _M_map))
    _M_reallocate_map(__nodes_to_add, true);
}

template <class _Tp, class _Alloc>
void deque<_Tp,_Alloc>::_M_reallocate_map(size_type __nodes_to_add,
                                          bool __add_at_front)
{
  size_type __old_num_nodes = _M_finish._M_node - _M_start._M_node + 1;
  size_type __new_num_nodes = __old_num_nodes + __nodes_to_add;

  _Map_pointer __new_nstart;
   /* map节点总数 > 2倍新需节点数，则移动调整节点到中央 */
  if (_M_map_size > 2 * __new_num_nodes) {
    __new_nstart = _M_map + (_M_map_size - __new_num_nodes) / 2 
                     + (__add_at_front ? __nodes_to_add : 0);
    if (__new_nstart < _M_start._M_node)
      copy(_M_start._M_node, _M_finish._M_node + 1, __new_nstart);
    else
      copy_backward(_M_start._M_node, _M_finish._M_node + 1, 
                    __new_nstart + __old_num_nodes);
  }
   /* map节点总数不足2倍新需节点数，从新配置 */
  else {
    /* 重点!!!  现有map节点数 + max(现有map节点数, 新增节点数) +2  !!! */
    size_type __new_map_size = 
      _M_map_size + max(_M_map_size, __nodes_to_add) + 2;

    /* 拷贝原map节点数据到新map中央 */
    _Map_pointer __new_map = _M_allocate_map(__new_map_size);
    __new_nstart = __new_map + (__new_map_size - __new_num_nodes) / 2
                         + (__add_at_front ? __nodes_to_add : 0);
    copy(_M_start._M_node, _M_finish._M_node + 1, __new_nstart);
    _M_deallocate_map(_M_map, _M_map_size); /* 释放原map空间 */
	
    _M_map = __new_map;
    _M_map_size = __new_map_size;
  }
	/* 设置新的map的start、finish迭代器 */
  _M_start._M_set_node(__new_nstart);
  _M_finish._M_set_node(__new_nstart + __old_num_nodes - 1);
}

deque迭代器

• 指向连续空间
• 能判断空间边界，在边界上移动能指向正确的下一个连线空间
• 随机存取

_Deque_iterator:

_Tp* _M_cur;		//此迭代器所指的缓冲区的当前元素位置
_Tp* _M_first;		//此迭代器所指的缓冲区的头
_Tp* _M_last;		//此迭代器所指的缓冲区的尾
_Map_pointer _M_node;	//指向管控中心 map

deque插入数据

1. 若头部插入：push_front

2. 若尾部插入： push_back

3. 中间位置插入：

   1）判断距离哪端近

   2）移动元素

   3）插入新元素

deque基本操作

push_back()：尾端插入

push_front()：头端插入

pop_back()：尾端取出

pop_front()：头端取出