STL List和Vector是如何实现的？

Question

STL List和Vector如何实现？

我在接受采访时被问到这个问题。

我刚才说可能是通过使用关于向量的二叉树或哈希表。 不确定列表...我错了，我想是的......给一些想法谢谢。

Answer 1

哈希表还是二叉树？ 为什么？

正如名称本身所暗示的那样， std::vector是用一个正常的动态分配数组实现的，当它的容量耗尽时（通常是它的大小加倍或类似的东西）重新分配。

std::list代替（通常是¹ ）用双向链表实现。

你提到的二叉树是std::map的通常实现; 相反，散列表通常用于unordered_map容器（在即将推出的C ++ 0x标准中可用）。

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1. “通常”因为标准不强制要求特定的实现，而是指定其方法的渐近复杂性，并且使用双向链表很容易满足这些约束。 另一方面，对于std::vector ，“连续空间”要求由标准强制执行（从C ++ 03开始），因此它必须是某种形式的动态分配数组。

Answer 2

std::vector使用连续分配的数组和placement new

std::list使用动态分配的块，其中包含指向下一个和上一个元素的指针。

没有像二进制树或哈希表那样花哨（可以用于std::map ）

Answer 3

你可以花半个学期谈论任何一个容器，但这里有几点：

std::vector是一个连续的容器，这意味着每个元素都紧跟在内存中的前一个元素之后。 它可以在运行时增长，这意味着它在动态内存中分配其存储。

std::list是一个双向链表。 这意味着元素以任意布局分散在内存中，并且每个元素都知道序列中下一个和前一个元素的位置。

std::vector ， std::list和其他容器不会获取它们所持有的元素的所有权，但它们会自行清理。 因此，如果元素是指向动态内存的指针，那么用户必须在容器破坏之前释放指针。 但是如果容器包含自动数据，那么数据的析构函数将在容器清理时自动调用。

到目前为止，非常简单，大致相当于任何其他语言或工具集。 STL的独特之处在于，容器是通用的，并且与迭代它们的方式（大多数情况下）从您可以对它们执行的操作分离。 某些操作可以使用某些容器特别有效地完成，因此容器将在这些情况下提供成员功能。 例如， std::list有一个sort()成员函数。

STL不提供容器类 （大多数情况下），而是提供容器模板 。 换句话说，当库谈论一个容器时，它只是匿名地引用数据类型，比如T ，而不是它的真实名称。 绝不是int或double或Car ; 对于任何类型，总是T 有一些例外，比如std::vector<bool> ，但这是一般情况。 然后，当用户实例化容器模板时，它们指定一个类型，并且编译器从该类型的模板创建容器类。

STL还提供算法作为免费模板功能。 这些算法适用于迭代器本身的模板。 通常，迭代器成对出现，表示算法运行的序列的开始和结束。 std::vector ， std::list和其他容器然后公开他们自己的迭代器，它可以遍历和操纵他们的数据。 因此，相同的自由算法可以在std::vector和std::list以及其他容器上工作，前提是迭代器符合有关迭代器能力的特定假设。

所有这些抽象都是在编译时完成的，与其他语言相比，这是最大的区别。 这可以通过相对简短的代码转换为出色的性能。 与C相同的性能，您只能通过大量复制粘贴或硬编码获得。