CONTENTS
备注：
本读书笔记基于侯捷先生的《STL源码剖析》，截图和注释版权均属于原作者所有。
本读书笔记中的源码部分直接拷贝自SGI-STL，部分代码删除了头部的版权注释，但代码版权属于原作者。
小弟初看stl，很多代码都不是太懂，注释可能有很多错误，还请路过的各位大牛多多给予指导。
为了降低学习难度，作者这里换到了SGI-STL-2.91.57的源码来学习，代码下载地址为【 http://jjhou.boolan.com/jjwbooks-tass.htm 】
如果我们需要存储很多位值时，我们可以使用bvector或者bitset【 http://www.cplusplus.com/reference/bitset/bitset/ 】，这里简单的笔记下bvector的代码实现：
stl_bvector.h：
//位值的存储类。这里的位是以int为载体存储的。
struct __bit_reference {
unsigned int* p; //指向作为载体的int。
unsigned int mask; //掩码值，只有一位为1，其余为0，标识了该位值在int中的位置（即偏移量）。
__bit_reference(unsigned int* x, unsigned int y) : p(x), mask(y) {}//构造函数，简单赋值。
public:
__bit_reference() : p(0), mask(0) {}
operator bool() const { return !(!(*p & mask)); }//返回该位值,（以bool形式返回，注意这里使用的是重写转换函数）
__bit_reference& operator=(bool x) { //赋值构造函数。
if (x)
*p |= mask;//如果要赋的值为真（即特定的位赋值为1），很简单直接将*p和mask按位或即可，由于mask的指示方式这样特定位必定为1。
else
*p &= ~mask;//如果要赋的值为0（即特定的位赋值为0），那么就将*p和mask的反按位与即可。由于mask的指示方式这样特定位必定为0，其余位和1相与，值不变。
return *this;
}
__bit_reference& operator=(const __bit_reference& x) { return *this = bool(x); }
bool operator==(const __bit_reference& x) const {//比较两个__bit_reference是否相等。
return bool(*this) == bool(x);
}
bool operator<(const __bit_reference& x) const {
return bool(*this) < bool(x);
}
void flip() { *p ^= mask; }//翻转该位值。直接将*p和mask按位异或即可。（异或性质：和0异或值不变，和1异或值相反）
};
inline void swap(__bit_reference x, __bit_reference y) {//交换
bool tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
//bvector的iterator值，这里注意是继承自random_access
struct __bit_iterator : public random_access_iterator<bool, ptrdiff_t> {
typedef __bit_reference reference;
typedef __bit_reference* pointer;
typedef __bit_iterator iterator;
unsigned int* p; //指向作为载体的int。一个int是4个字节（双字），因此可以存储4*8个位值。
unsigned int offset; //标识该位值在int中的偏移量。
void bump_up() {//递增到下一位。
if (offset++ == __WORD_BIT - 1) {//如果offset当前的值为4*8-1，说明当前的offset已经指向了当前int的最后一位（以0起始）
offset = 0;//那么就调到下一个int上。同时offset设置0，这样就指向了新的int的第一位。
++p;
}
}
void bump_down() {//地见到上一位。
if (offset-- == 0) {//如果当前的offset为0，说明指向了当前int的第一位。
offset = __WORD_BIT - 1;//那么就跳到了上一个int上，同时offset设置为最大值（4*8-1），这样就指向了新的int的最后一位。
--p;
}
}
__bit_iterator() : p(0), offset(0) {}
__bit_iterator(unsigned int* x, unsigned int y) : p(x), offset(y) {}//iterator构造函数
reference operator*() const { return reference(p, 1U << offset); }//对iterator进行解引用，返回的是__bit_reference。
//注意这里的构造函数中的第二个参数是1U << offset，即将1U左位移offset位，以作为mask。
iterator& operator++() {//递增运算符，这里调用了bump_up。
bump_up();
return *this;
}
iterator operator++(int) {//递增运算符，这里调用了bump_up。
iterator tmp = *this;
bump_up();
return tmp;
}
iterator& operator--() { //递增运算符，这里调用了bump_down。
bump_down();
return *this;
}
iterator operator--(int) { //递增运算符，这里调用了bump_down。
iterator tmp = *this;
bump_down();
return tmp;
}
iterator& operator+=(difference_type i) {//iterator前后移动i个位置。
difference_type n = i + offset;
p += n / __WORD_BIT;
n = n % __WORD_BIT;
if (n < 0) {
offset = (unsigned int) n + __WORD_BIT;
--p;
} else
offset = (unsigned int) n;
return *this;
}
iterator& operator-=(difference_type i) {
*this += -i;
return *this;
}
iterator operator+(difference_type i) const {
iterator tmp = *this;
return tmp += i;
}
iterator operator-(difference_type i) const {
iterator tmp = *this;
return tmp -= i;
}
//返回两个iterator间的距离，
difference_type operator-(iterator x) const {
return __WORD_BIT * (p - x.p) + offset - x.offset;
}
//重载了[]运算符。
reference operator[](difference_type i) { return *(*this + i); }
//判断两个iterator是否相等。
bool operator==(const iterator& x) const {
return p == x.p && offset == x.offset;
}
bool operator!=(const iterator& x) const {
return p != x.p || offset != x.offset;
}
bool operator<(iterator x) const {
return p < x.p || (p == x.p && offset < x.offset);
}
};
//const_iterator
struct __bit_const_iterator
: public random_access_iterator<bool, ptrdiff_t>
{
typedef bool reference;
typedef bool const_reference;
typedef const bool* pointer;
typedef __bit_const_iterator const_iterator;
unsigned int* p;
unsigned int offset;
void bump_up() {
if (offset++ == __WORD_BIT - 1) {
offset = 0;
++p;
}
}
void bump_down() {
if (offset-- == 0) {
offset = __WORD_BIT - 1;
--p;
}
}
__bit_const_iterator() : p(0), offset(0) {}
__bit_const_iterator(unsigned int* x, unsigned int y) : p(x), offset(y) {}
__bit_const_iterator(const __bit_iterator& x) : p(x.p), offset(x.offset) {}
const_reference operator*() const {
return __bit_reference(p, 1U << offset);
}
const_iterator& operator++() {
bump_up();
return *this;
}
const_iterator operator++(int) {
const_iterator tmp = *this;
bump_up();
return tmp;
}
const_iterator& operator--() {
bump_down();
return *this;
}
const_iterator operator--(int) {
const_iterator tmp = *this;
bump_down();
return tmp;
}
const_iterator& operator+=(difference_type i) {
difference_type n = i + offset;
p += n / __WORD_BIT;
n = n % __WORD_BIT;
if (n < 0) {
offset = (unsigned int) n + __WORD_BIT;
--p;
} else
offset = (unsigned int) n;
return *this;
}
const_iterator& operator-=(difference_type i) {
*this += -i;
return *this;
}
const_iterator operator+(difference_type i) const {
const_iterator tmp = *this;
return tmp += i;
}
const_iterator operator-(difference_type i) const {
const_iterator tmp = *this;
return tmp -= i;
}
difference_type operator-(const_iterator x) const {
return __WORD_BIT * (p - x.p) + offset - x.offset;
}
const_reference operator[](difference_type i) {
return *(*this + i);
}
bool operator==(const const_iterator& x) const {
return p == x.p && offset == x.offset;
}
bool operator!=(const const_iterator& x) const {
return p != x.p || offset != x.offset;
}
bool operator<(const_iterator x) const {
return p < x.p || (p == x.p && offset < x.offset);
}
};
// The next few lines are confusing. What we're doing is declaring a
// partial specialization of vector<T, Alloc> if we have the necessary
// compiler support. Otherwise, we define a class bit_vector which uses
// the default allocator. In either case, we typedef "data_allocator"
// appropriately.
#if defined(__STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION) && !defined(__STL_NEED_BOOL)
#define __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE
#define __BVECTOR vector
#else
#undef __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE
#define __BVECTOR bit_vector
#endif
# ifdef __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE
__STL_END_NAMESPACE
# include <stl_vector.h>
__STL_BEGIN_NAMESPACE
template<class Alloc> class vector<bool, Alloc>
# else /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
class bit_vector
# endif /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
{
# ifdef __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE
typedef simple_alloc<unsigned int, Alloc> data_allocator;//以int为单位的allocator
# else /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
typedef simple_alloc<unsigned int, alloc> data_allocator;
# endif /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
public:
typedef bool value_type;
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef __bit_reference reference;
typedef bool const_reference;
typedef __bit_reference* pointer;
typedef const bool* const_pointer;
typedef __bit_iterator iterator;
typedef __bit_const_iterator const_iterator;
#ifdef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
typedef reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
#else /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
typedef reverse_iterator<const_iterator, value_type, const_reference,
difference_type> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator, value_type, reference, difference_type>
reverse_iterator;
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
protected:
iterator start;//起始iterator
iterator finish;//终止iterator
unsigned int* end_of_storage;//指向最后的int的下一个int
unsigned int* bit_alloc(size_type n) {//申请包含n个位值的空间大小。
//由于整数相除会简单的抹掉小数点，不会4舍5入，因此这里通过n + __WORD_BIT - 1来保证获取的最终值可以容纳n个空间
return data_allocator::allocate((n + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT);
}
void deallocate() {//删掉存储空间。
if (start.p)
data_allocator::deallocate(start.p, end_of_storage - start.p);
}
void initialize(size_type n) {//初始化
unsigned int* q = bit_alloc(n);//首先申请空间。
//然后给各个指针赋值，将end_of_storage赋值为最后的那个int的下一个int。
end_of_storage = q + (n + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
finish = start + difference_type(n);
}
//在指定位置插入一个位值。
void insert_aux(iterator position, bool x) {
if (finish.p != end_of_storage) {
//如果当前vector还有空的位置，那么就将position后面的值全部向后赋值一格，然后将x复制到这个位置。
copy_backward(position, finish, finish + 1);
*position = x;
++finish;
}
else {
//如果当前vector没有空的位置，那么就将当前大小扩容。
size_type len = size() ? 2 * size() : __WORD_BIT;
unsigned int* q = bit_alloc(len);
iterator i = copy(begin(), position, iterator(q, 0));//然后将当前的值拷贝到新的空间中
*i++ = x;
finish = copy(position, end(), i);
deallocate();//删除掉当前的空间。
//将指针指向新的空间。
end_of_storage = q + (len + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
}
}
//各种范围插入方法。
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator>
void initialize_range(InputIterator first, InputIterator last,
input_iterator_tag) {
start = iterator();
finish = iterator();
end_of_storage = 0;
for ( ; first != last; ++first)
push_back(*first);
}
template <class ForwardIterator>
void initialize_range(ForwardIterator first, ForwardIterator last,
forward_iterator_tag) {
size_type n = 0;
distance(first, last, n);
initialize(n);
copy(first, last, start);
}
template <class InputIterator>
void insert_range(iterator pos,
InputIterator first, InputIterator last,
input_iterator_tag) {
for ( ; first != last; ++first) {
pos = insert(pos, *first);
++pos;
}
}
//将【first，last）插入到position的位置。
template <class ForwardIterator>
void insert_range(iterator position,
ForwardIterator first, ForwardIterator last,
forward_iterator_tag) {
if (first != last) {
size_type n = 0;
distance(first, last, n);//首先获取到first和last之间的元素的个数n
if (capacity() - size() >= n) {//如果当前的剩余的存储空间>=n
copy_backward(position, end(), finish + difference_type(n));//就将position开始的数据向后赋值n个位置。
copy(first, last, position);//然后将【first，last）间的数据拷贝到空出来的位置。
finish += difference_type(n);
}
else {//如果当前剩余的存储空间比n小。
//就先申请一个更大的存储空间。
size_type len = size() + max(size(), n);
unsigned int* q = bit_alloc(len);
//将原来的值拷贝到新的空间中，先拷贝（begin，position）。
iterator i = copy(begin(), position, iterator(q, 0));
//然后继续拷贝，将【First，last）间的数据拷贝过去。
i = copy(first, last, i);
//最后拷贝（position，end）间的数据拷贝过去。
finish = copy(position, end(), i);
deallocate();//删掉老的存储空间。
//更新指针，指向新的存储空间。
end_of_storage = q + (len + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
}
}
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
public:
iterator begin() { return start; }
const_iterator begin() const { return start; }
iterator end() { return finish; }
const_iterator end() const { return finish; }
reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end()); }
const_reverse_iterator rbegin() const {
return const_reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator rend() const {
return const_reverse_iterator(begin());
}
//返回当前的存储的数目。
size_type size() const { return size_type(end() - begin()); }
//返回最大的容量， 由于容量与内存有关，因此这里返回最大值。
size_type max_size() const { return size_type(-1); }
//返回当前的容量。
size_type capacity() const {
return size_type(const_iterator(end_of_storage, 0) - begin());
}
//返回是否为空。
bool empty() const { return begin() == end(); }
//【】运算符。
reference operator[](size_type n) {
return *(begin() + difference_type(n));
}
const_reference operator[](size_type n) const {
return *(begin() + difference_type(n));
}
__BVECTOR() : start(iterator()), finish(iterator()), end_of_storage(0) {}
__BVECTOR(size_type n, bool value) {
initialize(n);
fill(start.p, end_of_storage, value ? ~0 : 0);
}
__BVECTOR(int n, bool value) {
initialize(n);
fill(start.p, end_of_storage, value ? ~0 : 0);
}
__BVECTOR(long n, bool value) {
initialize(n);
fill(start.p, end_of_storage, value ? ~0 : 0);
}
explicit __BVECTOR(size_type n) {
initialize(n);
fill(start.p, end_of_storage, 0);
}
__BVECTOR(const __BVECTOR& x) {
initialize(x.size());
copy(x.begin(), x.end(), start);
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator>
__BVECTOR(InputIterator first, InputIterator last) {
initialize_range(first, last, iterator_category(first));
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
__BVECTOR(const_iterator first, const_iterator last) {
size_type n = 0;
distance(first, last, n);
initialize(n);
copy(first, last, start);
}
__BVECTOR(const bool* first, const bool* last) {
size_type n = 0;
distance(first, last, n);
initialize(n);
copy(first, last, start);
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
~__BVECTOR() { deallocate(); }
//赋值构造函数。
__BVECTOR& operator=(const __BVECTOR& x) {
if (&x == this) return *this;
if (x.size() > capacity()) {//如果当前容量小于x的容量，就把本地容量扩容。
deallocate();//先释放当前空间。
initialize(x.size());//再用x的容量为基础申请新的空间
}
//将x的数据拷贝到当前的空间即可。
copy(x.begin(), x.end(), begin());
finish = begin() + difference_type(x.size());
return *this;
}
//将vector的容量扩充至n，如果当前容量大于n了，什么也不做。
void reserve(size_type n) {
if (capacity() < n) {//如果当前容量小于n，就申请个更大的内存。
unsigned int* q = bit_alloc(n);
finish = copy(begin(), end(), iterator(q, 0));//然后将原有的数据拷贝过来。
deallocate();//释放掉老的内存。
start = iterator(q, 0);//更新指针。
end_of_storage = q + (n + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
}
}
//返回第一个和最后一个元素。
reference front() { return *begin(); }
const_reference front() const { return *begin(); }
reference back() { return *(end() - 1); }
const_reference back() const { return *(end() - 1); }
//将x插入到vector的尾部。
void push_back(bool x) {
if (finish.p != end_of_storage)
*finish++ = x;
else
insert_aux(end(), x);
}
//交换
void swap(__BVECTOR& x) {
__STD::swap(start, x.start);
__STD::swap(finish, x.finish);
__STD::swap(end_of_storage, x.end_of_storage);
}
//插入元素x到位置posi处。
iterator insert(iterator position, bool x = bool()) {
difference_type n = position - begin();
if (finish.p != end_of_storage && position == end())
*finish++ = x;//如果插入的位置是最后而且还有空位，直接更新即可。
else
insert_aux(position, x);//否则调用插入方法。
return begin() + n;
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator> void insert(iterator position,
InputIterator first,
InputIterator last) {
insert_range(position, first, last, iterator_category(first));
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void insert(iterator position, const_iterator first,
const_iterator last) {
if (first == last) return;
size_type n = 0;
distance(first, last, n);
if (capacity() - size() >= n) {
copy_backward(position, end(), finish + n);
copy(first, last, position);
finish += n;
}
else {
size_type len = size() + max(size(), n);
unsigned int* q = bit_alloc(len);
iterator i = copy(begin(), position, iterator(q, 0));
i = copy(first, last, i);
finish = copy(position, end(), i);
deallocate();
end_of_storage = q + (len + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
}
}
//插入元素【first，last）到position。
void insert(iterator position, const bool* first, const bool* last) {
if (first == last) return;
size_type n = 0;
distance(first, last, n);
if (capacity() - size() >= n) {
copy_backward(position, end(), finish + n);
copy(first, last, position);
finish += n;
}
else {
size_type len = size() + max(size(), n);
unsigned int* q = bit_alloc(len);
iterator i = copy(begin(), position, iterator(q, 0));
i = copy(first, last, i);
finish = copy(position, end(), i);
deallocate();
end_of_storage = q + (len + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
}
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//插入n个元素x。
void insert(iterator position, size_type n, bool x) {
if (n == 0) return;//如果要插入的数目为0，直接返回。
if (capacity() - size() >= n) {//如果剩余的位置大于n，
//就将现有的数据向后拷贝，空出位置来。
copy_backward(position, end(), finish + difference_type(n));
//将x复制到空出的位置上。
fill(position, position + difference_type(n), x);
finish += difference_type(n);
}
else {//如果剩余的位置不够了。
//申请一块更大的空间
size_type len = size() + max(size(), n);
unsigned int* q = bit_alloc(len);
//将【begin，position）的数据拷贝到新的空间中
iterator i = copy(begin(), position, iterator(q, 0));
fill_n(i, n, x); //然后将x赋值n个，放到新的空间中
//最后将【position，end）的数据拷贝到新的空间中。
finish = copy(position, end(), i + difference_type(n));
deallocate();//删除老的空间。
//更新指针，指向新的空间。
end_of_storage = q + (len + __WORD_BIT - 1)/__WORD_BIT;
start = iterator(q, 0);
}
}
//插入方法。
void insert(iterator pos, int n, bool x) { insert(pos, (size_type)n, x); }
void insert(iterator pos, long n, bool x) { insert(pos, (size_type)n, x); }
//弹出一个数据，这里直接让finish指针递减即可。
void pop_back() { --finish; }
//删除position的位置。采取的方法是向前拷贝的方法。
iterator erase(iterator position) {
if (position + 1 != end())
copy(position + 1, end(), position);
--finish;
return position;
}
//删除【first,last）间的数据，这里采用的是拷贝方法，将【last,end）间的数据向前拷贝。
//个人感觉这里少了一些步骤。至少finish指向没有处理。
iterator erase(iterator first, iterator last) {
finish = copy(last, end(), first);
return first;
}
//重新设置大小。
void resize(size_type new_size, bool x = bool()) {
if (new_size < size()) //如果新的大小小于当前大小，那么就从后面开始删除元素
erase(begin() + difference_type(new_size), end());
else
insert(end(), new_size - size(), x);//如果新的大小大于当前大小，就在后面插入元素，补全个数。
}
//清除所有的元素。
void clear() { erase(begin(), end()); }
};
#ifdef __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE
typedef vector<bool, alloc> bit_vector;
#else /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
//判断两个bvector是否相等，先判断数目，然后判断每个元素
inline bool operator==(const bit_vector& x, const bit_vector& y) {
return x.size() == y.size() && equal(x.begin(), x.end(), y.begin());
}
inline bool operator<(const bit_vector& x, const bit_vector& y) {
return lexicographical_compare(x.begin(), x.end(), y.begin(), y.end());
}
#endif /* __SGI_STL_VECBOOL_TEMPLATE */
发表评论