从deque到std::stack，std::queue，再到iOS 中NSArray（CFArray）

Posted 2020-09-23 edisongz

从deque到std::stack，std::queue，再到NSArray。

从deque到std::stack，std::queue，再到ios 中NSArray（CFArray）

deque

deque双端队列，分段连续空间数据结构，由中控的map（与其说map，不如说是数组）控制，map中每个槽指向一个固定大小的缓冲（连续的线性空间）。 
deque的迭代器，关键的四个指针：

cur     //所指缓冲区中的现元素
first   //所指缓冲区中的头
last    //所指缓冲区中的尾
node    //指向中控的槽

start指向中控第一个槽位的buffer中的第一个元素，finish指向中控最后一个槽位指向的buffer中的最后一个元素。 
每次新建deque时，创建中控map和nodes，根据初始的元素个数计算开始槽位nstart和nfinish。

map_pointer nstart = map + (map_size - num_nodes) / 2;
map_pointer nfinish = nstart + num_nodes - 1;

这样做的原因是双端push或pop时的平均性能最佳。

如图，如果需要push_back，刚好finish指向的buffer将满，会向map中finish后一个槽位新建一个buffer node；对应的push_front会向map中start前一个槽位新建一个buffer node；如果map不够空间，也还是要reallocate_map，重新分配map空间迁移已有数据，释放老数据。

std::stack，std::queue

• stack是FILO的数据结构，只有一个出口，若以上述的deque实现，封住deque的头端开口，轻易就能实现stack，stack往往不被归为container，而被归为container adapter，源码十分简短，底层容器就是deque（当然也可以使用list：如stack<int, list >）

class Sequence = deque<T>

• queue是FIFO的数据结构，封住back的出口和front的入口即可轻易实现，代码同stack，也被认为是container adapter。

NSArray(CF-1151.16源码中的CFArray)

iOS中为什么没有实现stack，queue这样的适配器？应该是CFArray底层也是类似双端队列这样的数据结构，可以轻易实现FILO或FIFO功能，就没必要再多此一举了。 
刚好在 CFArray.c 源码中定义了__CFArrayDeque，和各种deque相关操作的方法。

struct __CFArrayDeque {
    uintptr_t _leftIdx;
    uintptr_t _capacity;
    /* struct __CFArrayBucket buckets follow here */
};

但是苹果的NSArray真实实现谁也不知道，也可能是 环形队列，这样貌似性能更高，请看这篇文章； 
和其他容器的实现。

小结

关于iOS为什么不实现std::stack和std::queue，可能苹果觉得NSMutableArray完全可以通过deque的性质轻易的实现FILO或FIFO特性，再实现就是多此一举了吧。 
ps：CF源码我还没看完，继续啃吧。

参考

• 《STL 源码剖析》
• http://blog.ibireme.com/2014/02/17/cfarray/
• https://github.com/ibireme/yy_music_base/tree/master/yy_music_base