c++标准库容器没有实现吗？

Question

我正在重新实现 c++ 标准容器。

在“Marc Gregoire 的专业 C++”中，我读到了这句话

c++ 标准指定了每个容器的接口，但没有指定实现

实现意味着只是容器中的“模板类”代码？

c++ 标准容器库中的实现是什么？

Answer 1

该引用意味着 c++ 标准指定了应该做什么，但没有指定应该如何做。 例如，如果标准说“函数sum必须返回对其参数求和的结果”，那么编译器可以轻松地以任何可用的方式实现此行为，因此每个下一个实现都是合法的，并且选择哪个实现放入特定编译器仅取决于关于编译器开发者

template<typename T>
T sum(T a, T b)
{
    return a+b;
}

template<typename T>
T sum(T a, T b)
{
    return -(-a - b);
}

template<typename T>
T sum(T a, T b)
{
    return ("some random string" > 0)*a + b;
}

Answer 2

您可以在线找到所有 C++ 标准的草案。 我建议看看其中一个。 你可以在那里找到具体的例子，所以我可以使用一些假设的

 void foo(int* a,int* b);

例如，现在foo的规范将说明以下内容：

• 前提条件： a和b指向同一个数组中的元素。
• 后置条件： [a,b)范围内的所有元素都是 fooed。
• 复杂性： O(distance(a,b)) 。

而已。 用户阅读标准并知道它的作用。 实施者也阅读标准并且需要实施其中所写的内容。 例如，标准保证foo具有线性复杂度。 如何实现这一点取决于foo的实现者。

Answer 3

C++ 标准规定了功能。 它不关心该功能是如何实现的。 这类似于编码作业问题。 教师指定学生代码所需的功能，而学生决定如何实现。 通常，有不止一个正确答案。

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让我们以std::vector为例。 标准规定std::vector::size()必须在恒定时间内返回容器中元素的数量。 这意味着容器将在某处存储该大小，但由实现决定存储该大小的位置。

一种实现可能决定按照以下方式将该信息直接存储在vector class 中。 （请接受我已经删减了一些细节以专注于相关部分。）

class vector<T> {
    T * data;
    size_type capacity;
    size_type size;      // <-- directly in the class

  public:
    // Public interface goes here.
    size_type size() const noexcept { return size; }
};

另一种实现可能决定最小化每个vector object 的大小，而是将size存储在动态分配的 memory 中。

struct vector_data<T> {
    size_type capacity;
    size_type size;
    T * data;   // Advanced techniques could avoid this extra layer of indirection
};

class vector<T> {
    std::unique_ptr<vector_data<T>> data;  // <-- Typically, the same size as a raw pointer

  public:
    // Public interface goes here.
    size_type size() const noexcept { return data->size; }
};

两种实现都满足标准的接口要求（嗯，C++ 17 标准，在size()必须是constexpr之前）。 前者针对速度进行了优化，而后者针对（本地）空间进行了优化。 就 C++ 标准而言，任何一种方法都是可以接受的。