c++ - c++ STL中deque是如何实现的

Question

我只是想知道 deque 是如何实现的，以及该实现中如何提供 push_front 和随机访问运算符等基本操作。

Answer 1

I just wanted to know how deque is implemented

找个借口做 ASCII 艺术总是一件好事:

+-------------------------------------------------------------+                       
| std::deque<int>                                             |                       
|                                                             |                       
|  subarrays:                                                 |                       
| +---------------------------------------------------------+ |                       
| |           |           |           |         |           | |                       
| | int(*)[8] | int(*)[8] | int(*)[8] |int(*)[8]|int(*)[8]  | |                       
| |           |           |           |         |           | |                       
| +---------------------------------------------------------+ |                       
|                        /            \                       |                       
|                       /              \                      |                       
|                      /                \                     |                       
|                     /                  \                    |                       
|                    /                    \                   |                       
|                   /                      \                  |                       
|                  /                        \                 |                       
|                 /                          \                |                       
|                -                            -               |                       
|               +------------------------------+              |                       
|               | ?, ?, 42, 43, 50, ?, ?, ?, ? |              |                       
|               +------------------------------+              |                       
|                                                             |
| additional state:                                           |                       
|                                                             |                       
| - pointer to begin of the subarrays                         |                       
| - current capacity and size                                 |                       
| - pointer to current begin and end                          |                       
+-------------------------------------------------------------+                       

how are the basic operations like push_front and random access operator are provided in that implementation?

首先，std::deque::push_front，来自 libcxx:

template <class _Tp, class _Allocator>
void
deque<_Tp, _Allocator>::push_front(const value_type& __v)
{
    allocator_type& __a = __base::__alloc();
    if (__front_spare() == 0)
        __add_front_capacity();
    __alloc_traits::construct(__a, _VSTD::addressof(*--__base::begin()), __v);
    --__base::__start_;
    ++__base::size();
}

这显然是在检查前面已经分配的内存是否可以容纳额外的元素。如果没有，它分配。然后，主要工作转移到迭代器:_VSTD::addressof(*--__base::begin()) 到容器当前最前面元素之前的一个位置，传递这个地址分配器通过复制 v 就地构造新元素(默认分配器肯定会进行放置 - new)。

现在是随机访问。同样来自 libcxx，std::deque::operator[](非 const 版本)是

template <class _Tp, class _Allocator>
inline
typename deque<_Tp, _Allocator>::reference
deque<_Tp, _Allocator>::operator[](size_type __i) _NOEXCEPT
{
    size_type __p = __base::__start_ + __i;
    return *(*(__base::__map_.begin() + __p / __base::__block_size) + __p % __base::__block_size);
}

这几乎是计算相对于某个起始索引的索引，然后确定子数组和相对于子数组起始的索引。 __base::__block_size 这里应该是一个子数组的大小。