C++ deque的底层实现详解
2023-07-05 10:59:20
深夜i
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C++
deque
底层实现
数据结构
双端队列
C++ deque是STL中的一种容器，在工程实践中应用较为广泛。然而，很多人对它的底层实现并不了解。本文将详细介绍C++ deque的底层实现。
首先，我们需要知道deque是双端队列的意思。因此，我们可以将deque看作一种由多个拥有特定大小的连续空间组成的线性结构。deque的中心思想是将这些线性结构组合起来，形成一个可以动态增长的双端队列。这样，deque就可以在任意位置进行插入和删除操作了。
deque的底层实现结构为一个中控器（Control Block）、一个指向首位缓冲区（map），以及若干个缓冲区（buf）组合而成。在实现deque时，考虑到不同平台的内存大小限制不同，所以缓冲区的大小也是可以根据具体实现进行调整的。在STL中，常用的缓冲区大小为512 byte，这样既能保证内存的利用率，又能满足大多数实际应用的需要。
在deque中，每一个缓冲区都是一个固定长度的数组，这个数组中保存着实际存储的数据。所谓首位缓冲区（map）就是所有缓冲区的指针集合，每个元素都指向一个缓冲区。通过首位缓冲区，我们可以确定任意一个元素在哪个缓冲区中，并计算出它在这个缓冲区的下标。
deque的扩容实现非常巧妙。当deque的存储容量不足以满足新元素的存储需求时，它会在首尾两端各预留一个缓冲区的位置，然后将现有的缓冲区重新连接起来，并创建一组新的缓冲区。这个过程可以最大限度地利用已有的内存，从而保证空间利用率。
总之，C++ deque在底层实现上采用了一种比较精妙的数据结构组合方式，能够保证高效的数据存储，以及动态的分配和释放内存。对于C++程序员来说，了解deque的底层实现不仅是一项基本功，也能够提升程序开发的效率。
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