sarscape 将dem文件转化成stl_STL源码剖析阅读笔记（一）介绍

一、学习动机

对C++的理解：最近因为工作原因需要重新对C++进行学习，而上一次系统、全局的学习C++已经是在本科时期了，然后是读研期间的第一年学过一点皮毛，后来对C++的学习都是边用边学。纵然这样已经足够我解决大多数开发和业务上的问题了，但是没有真正对其底层进行深入研究，还是无法说真正学会了这个语言或者对这个语言足够“熟悉”。

对语言底层的理解：在入行以来，其实学过很多语言，诸如VB、C、C++、Java、HTML、CSS、JS、Python等。可以说想快速上手一门语言进行开发工作对我而言不是什么问题了，然而关于各种不同语言的相同点和异同点，底层的一些基本模型，我其实也并未过多的深究。

对实现细节的理解：读研期间做深度学习和算法，为了快速实现功能，主要使用的是Python。众所周知，Python的语言难度低，易用性高。虽然开发人员使用方便，但也隔绝了许多细节。这些细节从学习和探究的角度来说，其实是很宝贵的。

对数据结构的理解：Python的数据结构封装的比较完整和成熟，使用的时候基本上就是随用随取，诸如list、map、set的使用，非常方便。所以在刷题（LeetCode）时，语言上首选的都是Python。刷题的时候确实很爽，很有助于提高刷题进度、快速实现、理解思路，但是感觉这种方式还是不够“硬核”。想要真正检测自己的算法Coding水平，可能还是要用C++来实现。

出于以上几个原因方面，决定对C++重新学习，深入思考。

C++从传统的98已经到后来的11、14、17，直到现在的20，但最常用的可能还是98和11。所以先对98和11理解，旨在打牢基础，理解原理，而不在于语法糖、新特性、快速实现等。

这里定两个小目标。

把《STL源码剖析》一书阅读一遍，搞清基本的STL底层实现。
使用C++把算法题刷200道。

二、前言

首先来了解一下《STL源码剖析》这本书，这里摘录原书引文的几句话。

为什么要学STL库？

而今STL不仅为千千万万C++程序员日常运用，而且获得极高的学术赞誉，成为一个典范、一种境界。作为一个软件框架，STL所取得的成功，实在可以用“辉煌”来形容，其所内涵的软件思想和技术经验，更是无比的深厚与精致。
大师们的缜密思维、经验结晶、技术思路、独到风格，都原原本本体现在源码之中。在你仔细推敲之中，迷惑不解之时，恍然大悟之际，你的经验、思维、视野、知识乃至技术品味都会获得快速的成长。
天下大事，必作于细。
参观飞机工厂并不能让你学到流体力学，也不能让你学会开飞机。然而你如果会开飞机又懂流体力学，参观飞机工厂可以带给你最大的乐趣和价值。

为什么要读侯捷老师的书？

本书的作者侯捷先生，最令人称道之处，乃是他剖析大架构的能力。就是要在洋洋洒洒数以万计的源码中，精准定位，抽取核心观念，高屋建瓴，纲举目张，将看上去乱码一般的源码梳理得头绪清晰，条理分明，同时又照顾细节，参透精微，把一个个关键动作阐述的通通透透。

侯捷老师如何写这本书？

不了解allocator，无论剖析也好，扩展也罢，必然处处碰壁。侯先生毫不迟疑，首先帮读者搬开这块绊脚石，理出头绪，实在是匠心独具。紧接着第三章iterator及traits，直入STL核心观念与关键技术，剑走中锋，直取要害，高举高打，开诚布公，直接把理解STL的钥匙交到读者手上。此章一过，读者神完气足，就可以大刀阔斧的打通STL的重重关隘。此布局只要稍有变化，读者的学习难度势必猛增。侯先生的此种安排，实在大家手笔！

这本书有些什么内容

1. STL概论与实现版本简介
2. 空间配置器 allocator
3. 迭代器 iterators 与 traits 编程技法
4. 序列式容器 sequence container
5. 关联式容器 associated containers
6. 算法 algorithms
7. 仿函数或函数对象 functors or function objects
8. 配接器 adapter

三、STL介绍

STL是标准模板程序库，它所实现的，是依据泛型思维架设起来的一个概念结构。这个以抽象概念（abstract concepts）为主体而非以实际类（classes）为主体的结构，形成了一个严谨的标准接口。在此接口之下，任何组件都有最大的独立性，并以迭代器（iterator）胶合起来，以配接器（adapter）互相配接，以仿函数（functor）动态选择某种策略（policy 或 strategy）。

（一）STL六大组件

容器（containers）：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map，用来存放数据。从实现来看，STL容器是一种 class template。就体积而言，这一部分很像冰山在海面下的比率。
算法（algorithms）：各种常用算法如 sort、search、copy、erase，从实现的角度来看，STL算法是一种 function template。
迭代器（iterators）：扮演容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”，共有五种类型，以及其它衍生变化，从实现的角度来看，迭代器是一种将：operators*、Operator->、Operator++、Operator-- 等指针相关操作予以重载的class template。所有STL容器都附带有自己专属的迭代器——只有容器设计者才知道如何遍历自己的元素，原生指针（native pointer）也是一种迭代器。
仿函数（functors）：行为类似函数，可作为算法的某种策略（policy），从实现的角度来看，仿函数是一种重载了 operator () 的 class 或 class template。一般函数指针可视为狭义的仿函数。
配接器（adapters）：一种用来修饰容器（containers）或仿函数（functors）或迭代器（iterators）接口的东西，例如：STL提供的 queue 和 stack，虽然看似容器，其实只能算是一种容器配接器，因为它们的底部完全借助 deque，所有操作由底层的 deque 供应。改变 functor 接口者，称为 function adapter；改变 container 接口者，称为 container adapter；改变 iterator 接口者，称为 iterator adapter。配接器的实现技术很难一言蔽之，必须逐一分析。
配置器（allocators）：负责空间配置与管理，从实现的角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的 class template。

六大组件的关系如下图所示。

图 STL六大组件的交互关系：container通过allocator取得数据存储空间，algorithm通过iterator存取container内容，functor协助algorithm完成不同策略变化，adapter可以修饰或套接functor。

（二）SGI STL 文件分布与简介

C++ 标准规范下的 C 头文件（无扩展名），如 cstdio、cstdlib、cstring
C++ 标准程序库中不属于 STL 范畴者，如 stream、string
STL 标准头文件（无扩展名），如 vector、deque、list、map、algorithm、functional
C++ Standard 定案前，HP 所规范的STL 头文件，如 vector.h、deque.h、list.h、map.h、algo.h、function.h
SGI STL 内部文件（STL 真正实现于此），如 stl_vector.h、stl_deque.h、stl_list.h、stl_map.h、stl_algo.h、stl_function.h