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18.封装红黑树实现mymap和myset

news 来源：原创 2025/5/18 18:10:43

1.源码及框架分析

SGI-STL30版本源代码，map和set的源代码在map/set/stl_map.h/stl_set.h/stl_tree.h等⼏个头⽂件

中（源码不要看最新的，会运用新标准不容易看懂）

1.通过下图对框架的分析，我们可以看到源码中rb_tree⽤了⼀个巧妙的泛型思想实现，rb_tree是实
现key的搜索场景，还是key/value的搜索场景不是直接写死的，⽽是由第⼆个模板参数Value决定
_rb_tree_node中存储的数据类型。
2.set实例化rb_tree时第⼆个模板参数给的是key，map实例化rb_tree时第⼆个模板参数给的是
pair<const key, T>，这样⼀颗红⿊树既可以实现key搜索场景的set，也可以实现key/value搜索场
景的map。
3.要注意⼀下，源码⾥⾯模板参数是⽤T代表value，⽽内部写的value_type不是我们我们⽇常
key/value场景中说的value，源码中的value_type反⽽是红⿊树结点中存储的真实的数据的类型。
4.rb_tree第⼆个模板参数Value已经控制了红⿊树结点中存储的数据类型，为什么还要传第⼀个模板
参数Key呢？尤其是set，两个模板参数是⼀样的，要注意的是对于map和set，
find/erase时的函数参数都是Key，所以第⼀个模板参数是传给find/erase等函数做形参的类型的。
对于set⽽⾔两个参数是⼀样的，但是对于map⽽⾔就完全不⼀样了，map insert的是pair对象，但是find和ease的是Key对象。

2.模拟实现map和set

2.1实现出复用红黑树的框架，并支持insert

*相⽐源码调整⼀下，key参数就⽤K，value参数就⽤V，红⿊树中的数据类型，我们使⽤T。

*其次因为RBTree实现了泛型不知道T参数导致是K，还是pair<K, V>，那么insert内部进⾏插⼊逻辑⽐较时，就没办法进⾏⽐较，因为pair的默认⽀持的是key和value⼀起参与⽐较，我们需要时的任何时候只⽐较key，所以我们在map和set层分别实现⼀个MapKeyOfT和SetKeyOfT的仿函数传给

RBTree的KeyOfT，然后RBTree中通过KeyOfT仿函数取出T类型对象中的key，再进⾏⽐较，具体

细节参考如下代码实现。

2.2.支持iterator的实现

iterator实现思路分析

1. iterator实现的⼤框架跟list的iterator思路是⼀致的，⽤⼀个类型封装结点的指针，再通过重载运算符实现，迭代器像指针⼀样访问的⾏为。

2.迭代器++的核⼼逻辑就是不看全局，只看局部，只考虑当前中序局部要访问的下⼀个结点

3. 迭代器++时，如果it指向的结点的右⼦树不为空，代表当前结点已经访问完了，要访问下⼀个结点是右⼦树的中序第⼀个，⼀棵树中序第⼀个是最左结点，所以直接找右⼦树的最左结点即可。

4. 迭代器++时，如果it指向的结点的右⼦树空，代表当前结点已经访问完了且当前结点所在的⼦树也访问完了，要访问的下⼀个结点在当前结点的祖先⾥⾯，所以要沿着当前结点到根的祖先路径向上找。

5.end()如何表⽰呢？如下图：当it指向50时，++it时，50是40的右，40是30的右，30是18的右，18到根没有⽗亲，没有找到孩⼦是⽗亲左的那个祖先，这是⽗亲为空了，那我们就把it中的结点指针置为nullptr，我们⽤nullptr去充当end。

set的iterator也不⽀持修改，
我们把set的第⼆个模板参数改成const K即可，
 RBTree<K,const K, SetKeyOfT> _t;
• map的iterator不⽀持修改key但是可以修改value，
我们把map的第⼆个模板参数pair的第⼀个参数改成const K即可，
 RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT> _t;

2.3map支持[]

• map要⽀持[]主要需要修改insert返回值⽀持，修改RBtree中的insert返回值为
pair<Iterator, bool> Insert(const T& data)

补充：typename的介绍

1. 声明模板类型参数

template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}
可以理解为class一样

2.用于解决模板中的歧义

在模板中，当使用依赖于模板参数的嵌套类型时，需要使用 typename 来明确告诉编译器这是一个类型。如果不使用 typename，编译器可能会将其误解为一个值或表达式。

template <typename T>
class MyTemplate {
public:
    // 这里内部定义了一个嵌套类型
    struct InnerType {
        int value;
    };
};

template <typename T>
void func(T t) {
    // 这里如果不使用typename，编译器会报错
    typename MyTemplate<T>::InnerType inner; 
    inner.value = 10;
}