STL 源码剖析：sort

       我大抵是析中太闲了。

       更好的码剖阅读体验。

       sort 作为最常用的析中 STL 之一，大多数人对于其了解仅限于快速排序。码剖

       听说其内部实现还包括插入排序和堆排序，析中源码大合集于是码剖很好奇，决定通过源代码一探究竟。析中

       个人习惯使用 DEV-C++，码剖不知道其他的析中编译器会不会有所不同，现阶段也不是码剖很关心。

       这个文章并不是析中析完之后的总结，而是码剖边剖边写。不免有个人的析中猜测。而且由于本人英语极其差劲，码剖大抵会犯一些憨憨错误。

       源码部分sort

       首先，在 Dev 中输入以下代码：

       然后按住 ctrl，鼠标左键sort，就可以跳转到头文件 stl_algo.h，并可以看到这个：

       注释、模板和函数参数不再解释，我们需要关注的是函数体。

       但是，中间那一段没看懂……

       点进去，是一堆看不懂的#define。

       查了一下，感觉这东西不是我这个菜鸡能掌握的。

       有兴趣的 戳这里。

       那么接下来，就应该去到函数__sort 来一探究竟了。溯源码可查

       __sort

       通过同样的方法，继续在stl_algo.h 里找到 __sort 的源代码。

       同样，只看函数体部分。

       一般来说，sort(a,a+n) 是对于区间 [公式] 进行排序，所以排序的前提是 __first != __last。

       如果能排序，那么通过两种方式：

       一部分一部分的看。

       __introsort_loop

       最上边注释的翻译：这是排序例程的帮助程序函数。

       在传参时，除了首尾迭代器和排序方式，还传了一个std::__lg(__last - __first) * 2，对应 __depth_limit。

       while 表示，当区间长度太小时，不进行排序。

       _S_threshold 是一个由 enum 定义的数，好像是叫枚举类型。

       当__depth_limit 为 [公式] 时，也就是迭代次数较多时，不使用 __introsort_loop，而是使用 __partial_sort（部分排序）。

       然后通过__unguarded_partition_pivot，得到一个奇怪的位置（这个函数的翻译是无防护分区枢轴）。

       然后递归处理这个奇怪的位置到末位置，再更新末位置，继续循环。

       鉴于本人比较好奇无防护分区枢轴是什么，于是公式源码走势先看的__unguarded_partition_pivot。

       __unguarded_partition_pivot

       首先，找到了中间点。

       然后__move_median_to_first（把中间的数移到第一位）。

       最后返回__unguarded_partition。

       __move_median_to_first

       这里的中间数，并不是数列的中间数，而是三个迭代器的中间值。

       这三个迭代器分别指向：第二个数，中间的数，最后一个数。

       至于为什么取中间的数，暂时还不是很清楚。

       `__unguarded_partition`

       传参传来的序列第二位到最后。

       看着看着，我好像悟了。

       这里应该就是实现快速排序的部分。

       上边的__move_median_to_first 是为了防止特殊数据卡 [公式] 。经过移动的话，第一个位置就不会是最小值，放在左半序列的数也就不会为 [公式] 。

       这样的话，__unguarded_partition 就是快排的主体。

       那么，接下来该去看部分排序了。

       __partial_sort

       这里浅显的理解为堆排序，至于具体实现，在stl_heap.h 里，不属于我们的讨论范围。

       （绝对不是因为我懒。）

       这样的xlua源码编译话，__introsort_loop 就结束了。下一步就要回到 __sort。

       __final_insertion_sort

       其中某常量为enum { _S_threshold = };。

       其中实现的函数有两个：

       __insertion_sort

       其中的__comp 依然按照默认排序方式 < 来理解。

       _GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3

       进入到_GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3，是一个神奇的 #define：

       其上就是move_backward：

       上边的注释翻译为：

       __unguarded_linear_insert

       翻译为“无防护线性插入”，应该是指直接插入吧。

       当__last 的值比前边元素的值小的时候，就一直进行交换，最后把 __last 放到对应的位置。

       __unguarded_insertion_sort

       就是直接对区间的每个元素进行插入。

       总结

       到这里，sort 的源代码就剖完了（除了堆的那部分）。

       虽然没怎么看懂，但也理解了，sort 的源码是在快排的基础上，通过堆排序和插入排序来维护时间复杂度的稳定，不至于退化为 [公式] 。

       鬼知道我写这么多是为了干嘛……

[stl 源码分析] std::sort

       std::sort在标准库中是一个经典的复合排序算法，结合了插入排序、快速排序、堆排序的优点。该算法在排序时根据几种算法的优缺点进行整合，形成一种被称为内省排序的高效排序方法。

       内省排序结合了快速排序和堆排序的优点，快速排序在大部分情况下具有较高的效率，堆排序在最坏情况下仍能保持良好的性能。内省排序在排序过程中，先用快速排序进行大体排序，然后递归地对未排序部分进行更细粒度的子比比源码排序，直至完成整个排序过程。在快速排序效率较低时，内省排序会自动切换至插入排序，以提高排序效率。

       在实现上，std::sort使用了内省排序算法，并在适当条件下切换至插入排序以优化性能。其源码包括排序逻辑的实现和测试案例。排序源码主要由内省排序和插入排序两部分组成。

       内省排序在排序过程中先快速排序，然后对未完全排序的元素进行递归快速排序。当子数组的长度小于某个阈值时，内省排序会自动切换至插入排序。插入排序在小规模数据中具有较高的效率，因此在内省排序中作为优化部分，提高了整个排序算法的性能。

       插入排序在排序过程中，将新元素插入已排序部分的正确位置。这种简单而直观的算法在小型数据集或接近排序状态的数据中表现出色。内省排序通过将插入排序应用于小规模数据，进一步优化了排序算法的性能。

       综上所述，std::sort通过结合内省排序和插入排序，实现了高效且稳定的数据排序。内省排序在大部分情况下提供高性能排序，而在数据规模较小或接近排序状态时，插入排序作为优化部分，进一步提高了排序效率。这种复合排序方法使得std::sort成为标准库中一个强大且灵活的排序工具。

STL源码剖析9-set、multiset

       STL源码深入研究：set与multiset的内部结构详解

       1. 结论

       在C++标准模板库(STL)中，set和multiset是两种常用的数据结构，它们底层实现依赖于红黑树（rb tree）。set是一种无序的关联容器，不允许有重复元素，而multiset则允许元素重复，但仍然保持插入顺序。

       2. set的实现

       set内部的红黑树使用了stl_function.h中的仿函数模板参数，这个仿函数用于定义元素的比较规则。set类在stl_set.h文件中定义，它通过这个仿函数确保了元素的唯一性，保证了查找、插入和删除操作的高效性。

       3. multiset的特性

       与set不同，multiset在stl_multiset.h中定义，它允许元素重复，这主要通过维护每个元素在树中的多个实例来实现。与set一样，它也依赖红黑树的数据结构，但对元素的比较规则更为宽松，允许基于给定的比较仿函数进行重复元素的插入和查找。

[placement new] 语法和原理浅谈

       在研读《STL源码剖析》时，我遇到了不解之处。在2.1节的void allocator::construct函数中，侯老师解释了一个看似奇特的语法：new((void*)) p) T(x)。这个表达式让我疑惑new操作符是否可以带参数？

       为了解答这个疑问，我查阅资料，发现new操作符的细节往往被忽视。实际上，我们所熟知的new，其实是new operator，而真正执行内存分配的是operator new，它在类内部或全局命名空间被重载。这个过程包括三个步骤：内存申请、异常处理，以及可能的后续操作，但此处并未深入讨论。

       接着，我引入了placement new的概念。这个函数看似简单，仅返回指针，但其存在似乎有其意义。通过以下代码示例：

       执行结果揭示，placement new先于构造函数调用，可能将pbuffer作为构造函数的this指针，用于在指定位置构造对象。实际上，即使不使用placement new，也能通过类似"CTest *ptest = new CTest(pbuffer);"实现相同功能。然而，这种“等价功能”在某些版本的编译器下可能不被支持，强制要求使用placement new。

       因此，我们可以推断，placement new并非必需，而是提供了一种便捷的方式来在特定位置构造对象，尽管在实际操作中，它可能被编译器优化为默认行为。其核心价值在于简化编码，而非实现底层功能。

STL源码剖析总结笔记（3）：vector初识

       vector是c++中常用且重要的容器之一。相较于固定大小的array，vector拥有动态分配内存的特性，允许它在使用过程中随着元素的增删而自行调整大小。这种动态性使得vector在处理不可预知数据量时更为便捷。

       内部结构上，vector使用了数组作为存储基础，并通过start, finish和end of storage三个迭代器进行访问和管理空间。其中，start和finish分别指向可用空间的首端和尾端，end of storage则指向内存块的末尾。在vector大小为字节（位系统下，一个指针占4字节）的情况下，其大小为3。因此，vector可以灵活地通过迭代器定位数据的大小与位置。

       内存管理机制是vector的精华之一。当空间耗尽时，vector会自动扩展为二倍的内存容量，以容纳新增元素。此过程涉及创建新空间，复制原有数据，然后释放旧空间，确保资源的有效利用。

       vector提供了丰富的迭代器，遵循随机访问的行为，允许直接获取和修改数据，增强操作的效率。这些迭代器简化了对数据结构的遍历与修改操作。

       在添加与删除数据时，vector提供了pop_back(), erase, insert等高效方法。例如，pop_back()简单地删除尾部元素，erase允许清除一个范围内的数据，并通过复制来维持数据的连续性。insert操作根据具体需求进行数据的插入与调整，确保结构的完整性与数据的正确性。

       综上，vector以其灵活的内存管理和高效的数据操作，成为学习STL和掌握容器结构的理想选择。其清晰的内部机制和丰富的功能特性，为程序设计提供了强大的支持。

STL源码剖析总结笔记（2）：容器（containers）概览

       容器作为STL的重要组成部分，其使用极大地提升了解决问题的效率。深入研究容器内部结构与实现方式，对提升编程技能至关重要。本文将对容器进行概览，分为序列式容器、关联式容器与无序容器三大类。

       容器大致分为序列式容器、关联式容器和无序容器。其中序列式容器侧重于顺序存储，关联式容器则强调元素间的键值关系，而无序容器可以看作关联式容器的一种。

       容器之间的关系可以归纳为：序列式容器为基层，关联式容器则在基层基础上构建了更复杂的数据结构。例如，heap和priority容器以vector作为底层支持，而set和map则采用红黑树作为基础数据结构。此外，还存在一些非标准容器，如slist和以hash开头的容器。在C++ 中，slist更名为了forward-list，而hash开头的容器改名为了unordered开头。

       在容器的实现中，sizeof()函数可能揭示容器的内部大小对比。需要注意的是，尽管在GNU 4.9版本中，一些容器的设计变得复杂，采用了较多的继承结构，但实际上，这些设计在功能上并未带来太大差异。

       熟悉容器的结构后，我们可以从vector入手，探索其内部实现细节。其他容器同样蕴含丰富的学习内容，如在list中，迭代器（iterators）的设计体现了编程的精妙之处；而在set和map中，红黑树的实现展现了数据结构的高效管理。

       本文对容器进行了概览，旨在提供一个全面的视角，后续将对vector、list、set、map等容器进行详细分析，揭示其背后的实现机制与设计原理。