目录

1. deque概述

2. deque的中控器

3. deque的迭代器

4. deque的数据结构

5. deque的构造与内存管理

6. deque的元素操作

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1. deque概述

deque（double-ended queue，双端队列）是一种具有队列和栈的性质的数据结构。相比于vector单向开口的连续线性空间而言，deque则是一种双向开口的连续线性空间，可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作。虽然vector从技术层面也可以对头部操作，但是效率极低。即deque与vector的最大差异在于，1.deque可以在常数时间内完成对头部元素的插入或删除操作；2.deque没有容量的概念，它是动态地以分段连续空间组合而成，随时可以增加一段新的空间并链接起来。

2. deque的中控器

deque由一段一段的定量连续空间构成。一旦有必要在dequer前端或尾端增加新空间，便配置一段定量连续空间，串接在整个deque的头端或尾端。deque的最大任务是在这些分段的定量连续空间上，维护其整体连续的假象，并提供随机存取的接口。避开了“重新配置、复制、释放”的轮回，代价则是复杂的迭代器架构。

deque采用一块所谓的map作为主控。这里所谓map是一小块连续空间，其中每个元素(此处称为一个节点，node)都是指针，指向另一段(较大的)连续线性空间，称为缓冲区。缓冲区才是deque的储存空间主体。

template<class T, class Alloc = alloc, size_t BufSiz = 0>
class deque{
public :typedef	T value_type ;typedef	value_type* pointer ;...
protected ://元素的指针的指针(pointer of pointer of T)typedef	pointer* map_pointer ; //其实就是T**protected :map_pointer map ; //指向map,map是块连续空间，其内的每个元素//都是一个指针(称为节点)，指向一块缓冲区size_type map_size ;//map内可容纳多少指针...
};

3. deque的迭代器

deque是分段连续空间，维持”整体连续“假象的任务，落在迭代器的operator++和operator—两个运算子上。

template<class T, class Ref, class Ptr, size_t BufSiz>
struct __deque_iterator{ //未继承std::iteratortypedef	__deque_iterator<T,T&,T*,BufSize>	iterator ;typedef	__deque_iterator<T,const T&,const T*,BufSize>	const_iterator ;static	size_t	buffer_size() {return __deque_buf_size(BufSize,sizeof(T)) ;} //未继承std::iterator，所以必须自行撰写五个必要的迭代器相应型别typedef	random_access_iterator_tag	iterator_category ;typedef	T	value_type ;typedef	Ptr	pointer ;typedef	Ref	reference ;typedef	size_t	size_type ;typedef	ptrdiff_t	difference_type ;typedef	T**	map_pointer ;typedef	__deque_iterator	self ;//保持与容器的联结T *cut ; //此迭代器所指之缓冲区中的现行(current)元素T *first ; //此迭代器所指之缓冲区的头T *last ;	//此迭代器所指之缓冲区的尾(含备用空间)map_pointer node ; //指向管控中心...
};

4. deque的数据结构

deque除了维护一个指向map的指针外，也维护start，finish两个迭代器，分别指向第一缓冲区的第一个元素和最后缓冲区的最后一个元素(的下一个位置)。

template<class T, class Alloc = alloc, size_t BufSiz = 0>
class deque{
public :typedef	T	value_type ;typedef	value_type*	pointer ;typedef	size_t	size_type ;
public :typedef	__deque_iterator<T,T&,T*,BufSiz>	iterator ;
protected ://元素的指针的指针(pointer of pointer of T)typedef	pointer*	map_pointer ;
protected:iterator	start ; //表现第一节点iterator	finish ; //表现最后一个节点map_pointer	map ; //指向map,map是块连续空间，其每个元素都是个指针，指向一个节点(缓冲区)size_type	map_size ; //map内有多少指针...
} ;

5. deque的构造与内存管理

以程序实现来初步了解deque的构造和内存管理：

#include <deque>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;class alloc {
};int main() {deque<int, allocator<int>> ideq(20, 9);//deque<int,alloc,8> ideq(20, 9);//在linux下不支持alloccout << "size=" << ideq.size() << endl;for (int i = 0; i < ideq.size(); ++i)cout << ideq[i] << ' ';cout << endl;for (int i = 0; i < 3; ++i)ideq.push_back(i);for (int i = 0; i < ideq.size(); ++i)cout << ideq[i] << ' ';cout << endl;cout << "size=" << ideq.size() << endl;ideq.push_back(3);for (int i = 0; i < ideq.size(); ++i)cout << ideq[i] << ' ';cout << endl;cout << "size=" << ideq.size() << endl;ideq.push_front(99);for (int i = 0; i < ideq.size(); ++i)cout << ideq[i] << ' ';cout << endl;cout << "size=" << ideq.size() << endl;ideq.push_front(98);ideq.push_front(97);for (int i = 0; i < ideq.size(); ++i)cout << ideq[i] << ' ';cout << endl;cout << "size=" << ideq.size() << endl;deque<int, allocator<int>>::iterator itr;itr = find(ideq.begin(), ideq.end(), 99);cout << *itr << endl;cout << *(itr._M_cur) << endl;
}————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
[root@192 4_STL_sequence_container]# ./4_4_5_deque-test                         
size=20
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 1 2
size=23
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 1 2 3
size=24
99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 1 2 3
size=25
97 98 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 1 2 3
size=27
99
99

上述程序的处理过程可以表现为如下图像：

deque的构造和析构函数：

  deque():start(),finish(),map_size(0),map(0){create_map_and_nodes(0);}deque(int n,const value_type& value):start(),finish(),map(0),map_size(0){fill_initialize(n,value);}~deque(){}void fill_initialize(size_type n,const value_type& value){ //负责产生并安排好deque的结构，并将元素的初值设定好create_map_and_nodes(n); //把deque的结构都安排好map_pointer cur;//已经获得空间,为每个节点缓冲区设定初值for(cur=start.node;cur<finish.node;++cur){uninitialized_fill(*cur,*cur+buffer_size(),value);}//最后一个节点的设定稍有不同（尾端可能有备用空间，不必设初值）uninitialized_fill(finish.first,finish.cur,value);}void creat_map_and_nodes(size_type num_elements){ //产生并安排好deque的结构size_type num_nodes=num_elements/buffer_size()+1; //一个map要管理几个节点，最少8个，最多是“所需节点数+2”，前后各预留一个，扩充时用map_size=max(initial_map_size(),num_nodes+2);map=map_allocator::allocate(map_size);map_pointer nstart=map+(map_size-num_nodes)/2;map_pointer nfinish=nstart+num_nodes-1;map_pointer cur;for(cur=nstart;cur<=nfinish;cur++){*cur=allocate_node();}start.set_node(nstart);finish.set_node(nfinish);start.cur=start.first;finish.cur=finish.first+num_elements%buffer_size();}

6. deque的元素操作

void push_back(const value_type &t)
{if (finish.cur != finish.last - 1){construct(finish.cur, t);++finish.cur;}else //需要配置新的缓冲区{push_back_aux(t);}
}void push_front(const value_type &t)
{if (start.cur != start.first){construct(start.cur - 1, t);}else{push_front_aux(t);}
}void pop_back()
{if (finish.cur != finish.first){--finish.cur;destroy(finish.cur); //将最后元素析构,左开右闭}else{//最后缓冲区没有任何元素pop_back_aux(); //这里将进行缓冲区的释放工作}
}void pop_front()
{if (start.cur != start.last - 1){destroy(start.cur);++start.cur;}elsepop_front_aux();
}void push_back_aux(const value_type &t) //只剩最后一个缓冲区的最后一个备用缓冲区
{                                       //先配置一块新的缓冲区，再设新元素内容，更改迭代器finish的状态value_type t_copy = t;reserve_map_at_back();                //若符合某种条件，则必须重换一个map*(finish.node + 1) = allocate_node(); //配置一新缓冲区construct(finish.cur, t_copy);finish.set_node(finish.node + 1);finish.cur = finish.first;
}void push_front_aux(const value_type &t)
{value_type t_copy = t;reserve_map_at_front();*(start.node - 1) = allocate_node();start.set_node(start.node - 1);start.cur = start.last - 1;construct(start.cur, t_copy);
}void reserve_map_at_back(size_type nodes_to_add = 1)
{if (nodes_to_add + 1 > map_size - (finish.node - map)) //map尾端的节点备用空间不足{//换一个map（配置更大的，拷贝原来的，释放原来的）reallocate_map(nodes_to_add, false);}
}void reserve_map_at_front(size_type nodes_to_add = 1)
{if (nodes_to_add > start.node - map){reallocate_map(nodes_to_add, true);}
}void pop_back_aux()
{                                  //finish.cur==finish.first 释放该缓冲区deallocate_node(finish.first); //释放最后一个缓冲区finish.set_node(finish.node - 1);finish.cur = finish.last - 1;destroy(finish.cur); //析构
}void pop_front_aux()
{destory(start.cur);deallocate_node(start.last);start.set_node(start.node + 1);start.cur = start.first;
}void clear()
{for (map_pointer node = start.node + 1; node < finish.node; ++node){destory(*node, *node + buffer_size());            //析构元素data_allocator::deallocate(*node, buffer_size()); //释放内存}if (start.node != finish.node) //至少有两个缓冲区{destroy(start.cur, start.last);destroy(finish.first, finish.cur);//保留头缓冲区data_allocator::deallocate(finish.first, buffer_size());}else{destroy(start.cur, finish.cur);}finish = start;
}iterator begin() { return start; }
iterator end() { return finish; }reference operator[](size_type n)
{//调用_deque_iterator<>::operator[]return *(start + n);
}reference front() { return *start; }
reference back() { return *(finish - 1); }size_type size() const { return finish - start; }
size_type max_size() const { return size_type(-1); }bool empty() const { return finish == start; }