（unordered）map和set封装（底层红黑树）-编程知识

map和set封装

文章目录

map和set封装
- 设计问题（知其所以然）
- - 为什么要对iterator进行封装？
  - 为什么要引入Self Ref Ptr这些模板参数？
  - 为什么是试图从non_const转变为const，而不是const转为non_const
  - - 如何解决
  - 为什么说能加const把const加上
  - 增加构造函数解决set调用红黑树实现插入时iterator的转换
  - - 解决方法
unordered_map/set封装
- - 为什么迭代器中指向哈希表的指针要加const？为什么可以加const？
  - - 为什么指针要加const
    - 为什么可以加const，不会影响对哈希表的增加删除吗？
  - 老生常谈的问题
  - 两个由const引发的bug

设计问题（知其所以然）

为什么要对iterator进行封装？

是否需要分装和指向的类型有关：

如果迭代器指向的是内置类型，不需要分装
如果是自定义类型，则需要重载一系列操作符，因此需要分装

在STL的实现中，string的实现就没有用到封装，是因为string的迭代器为char* ，进行*（解引用），++等操作时不需要重载

为什么要引入Self Ref Ptr这些模板参数？

这里和list的底层实现道理一致

因为迭代器有const 和non_const两种，而不同的迭代器种类要有不同的返回值类型，也就是说如果我们不传入模板参数，很多函数要写两次（返回值类型不同），造成代码的冗余

template<class T>class list{.......public:typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;typedef Reverse_Iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef Reverse_Iterator<const_iterator,const T&,const T*> const_reverse_iterator;}

下面的注释可以帮助理解如何解决冗余：

	template<class T,class Ref,class Ptr>class list_iterator{typedef listNode<T> Node;public:Node* _pnode;list_iterator(Node* pnode):_pnode(pnode){}//const T& 或 T& Ref operator*(){return _pnode->_val;//->结构体指针访问结构体成员变量的方式}//const T* 或 T*Ptr operator->(){return &(_pnode->_val);}typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;//iterator 或 const_iteratorSelf& operator++(){_pnode = _pnode->_next;return *this;}.......}

为什么是试图从non_const转变为const，而不是const转为non_const

	class Set{private:struct setKeyofT{...}RBTree<K, K, setKeyofT> _t;public://底层是对树的封装typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator iterator;//两个迭代器都是const迭代器typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _t.begin();}const_iterator begin()const{return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();//此行报错}const_iterator end()const{return _t.end();}

	s.Insert(3);s.Insert(1);s.Insert(6);s.Insert(5);s.Insert(9);s.Insert(4);auto it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;

报错原因，无法转变树中的迭代器，需要自己实现转变：

在这里插入图片描述

为什么是试图从non_const转变为const：

此时调用的是第一个begin
返回的是树的iterator，但是set的iterator相当于树的const_iterator,类型不匹配而且不能自动发生转换，因此报错

如何解决

set在STL中源码是这样解决的：

在这里插入图片描述

这样写非常的巧妙，大佬不愧是大佬:

这样传进来的_t就有const修饰，调用的是RBTree中const_iterator begin()，const可以满足和set中（const）iterator的配对，

解决了上述转化的问题

此时只需要写一个就可以满足要求，多了是重复的，会报错

		typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator iterator;typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator const_iterator;iterator begin()const{return _t.begin();}/*const_iterator begin()const{return _t.begin();}*/

在这里插入图片描述

为什么说能加const把const加上

因为权限可以缩小，普通对象是可以调用的，但如果不加const，const对象就无法调用

增加构造函数解决set调用红黑树实现插入时iterator的转换

template<class K>
class Set
{RBTree<K, K, setKeyofT> _t;
public:typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator iterator;typedef typename RBTree<K, K, setKeyofT>::const_iterator const_iterator;pair<iterator, bool> Insert(const K& k){return _t.Insert(k);}
};

在这里插入图片描述

map可以正常调用而set不行，因为_t调用的红黑树的insert返回的是普通itereator,但是set的iterator实际上是const_iterator，所以报错。要想办法转换

解决方法

构造一个转换的函数拿iterator构造成const_iterator

大佬还是大佬，再来膜拜一下大佬的思路

struct _TreeIterator
{.....typedef _TreeIterator<T,Ref,Ptr> Self;//迭代器本身，受Ref和Ptr影响typedef _TreeIterator<T, T&, T*> iterator;//始终是普通迭代器，在 _TreeIterator中封装了一个普通迭代器(的类型)_TreeIterator(const iterator& it)//支持传入普通迭代器调用构造函数:_node(it._node){}}

当这个迭代器被实例化为const迭代器，这是一个构造函数
当实例化为普通迭代器，这是一个拷贝构造

unordered_map/set封装

为什么迭代器中指向哈希表的指针要加const？为什么可以加const？

为什么指针要加const

HashTable中，const对象调用迭代器，传入的指针是const类型，会造成权限的放大

const_iterator end()const
{return const_iterator(nullptr, this);//因为是const,所以this是const
}

在这里插入图片描述

为什么可以加const，不会影响对哈希表的增加删除吗？

迭代器里不用修改哈希表，哈希表的修改是基于Node改变，Node不为const

老生常谈的问题

为什么要在迭代器中增加不受传值影响的iterator迭代器类型（不是对象）

因为set的两个迭代器都是const迭代器，但返回的时候是哈希表中的普通迭代器，因为是自定义类型，需要添加构造函数实现转换（同map和set）

两个由const引发的bug

在这里插入图片描述

图一：加上const以后，323行调用的end函数为const对象调用的，返回对象为cosnt_iterator，const_iterator不能转换为iterator
图二：多加了一个const，在初始化的时候出现错误（const const T*）