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stl里的deque 中控map 假如用完了，该如何处理

news 来源：原创 2025/5/19 13:56:57

在 C++ 的标准模板库（STL）中，std::deque（双端队列）使用一种分段连续的存储结构，通过一个中控器（通常称为中控 map）来管理多个固定大小的存储块（缓冲区）。当这个中控 map 用完时，std::deque 会进行扩容操作，下面详细介绍其处理过程。

1. `std::deque` 中控 `map` 简介

中控 map 本质上是一个动态数组，数组中的每个元素是一个指针，这些指针分别指向不同的存储块（缓冲区）。每个存储块是一段连续的内存，用于实际存储 deque 中的元素。
当需要向 deque 中添加元素，而现有的存储块空间不足时，会创建新的存储块，并将其地址记录在中控 map 中。

2. 中控 `map` 用完后的处理步骤

步骤 1：分配更大的中控 `map`

当现有的中控 map 空间不足时，std::deque 会分配一个更大的中控 map。通常，新的中控 map 大小会比原来的大，一般是原来的两倍。

步骤 2：复制原中控 `map` 内容

将原中控 map 中的指针复制到新的中控 map 中，这些指针指向的存储块（缓冲区）保持不变。

步骤 3：释放原中控 `map`

释放原中控 map 所占用的内存，避免内存泄漏。

步骤 4：更新内部指针

更新 deque 内部的指针，使其指向新的中控 map。

3. 示例代码及模拟解释

虽然标准库的具体实现细节因编译器而异，但可以通过一个简化的示例来模拟这个过程：

#include <iostream>
#include <deque>

// 模拟 std::deque 中控 map 扩容的简化函数
template<typename T>
void simulate_deque_map_expansion(std::deque<T>& dq) {
    // 这里只是模拟，标准库中不会直接暴露这些细节
    // 假设原中控 map 用完了，需要扩容

    // 步骤 1: 分配更大的中控 map
    // 新的中控 map 大小假设为原来的两倍
    // 这里只是示意，实际实现更复杂
    size_t new_map_size = 2 * /* 原中控 map 大小 */;
    // 分配新的中控 map 内存（模拟）
    // void** new_map = new void*[new_map_size];

    // 步骤 2: 复制原中控 map 内容
    // 遍历原中控 map，将指针复制到新的中控 map 中
    // for (size_t i = 0; i < /* 原中控 map 大小 */; ++i) {
    //     new_map[i] = /* 原中控 map[i] */;
    // }

    // 步骤 3: 释放原中控 map
    // delete[] /* 原中控 map */;

    // 步骤 4: 更新内部指针
    // dq 内部指针指向新的中控 map（模拟）
    // dq.set_map(new_map);

    std::cout << "中控 map 已扩容" << std::endl;
}

int main() {
    std::deque<int> dq;
    // 模拟添加大量元素导致中控 map 用完
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        dq.push_back(i);
    }

    // 模拟中控 map 扩容
    simulate_deque_map_expansion(dq);

    return 0;
}

4. 注意事项

性能开销：中控 map 的扩容操作涉及内存分配、数据复制和释放，会带来一定的性能开销。因此，在使用 std::deque 时，如果能预估元素数量，可以提前调用 reserve 函数来预留足够的空间，减少扩容次数。
迭代器和引用失效：中控 map 扩容后，deque 的迭代器和引用可能会失效，需要特别注意。

总之，当 std::deque 的中控 map 用完时，会自动进行扩容操作，以保证 deque 能够继续存储更多的元素。