1.[stl 源码分析] std::list::size 时间复杂度
2.std::sort 宕机源码分析
3.STL源码分析之std::function
4.C++ の 内存管理（二）std::unique_ptr源码浅析
5.[stl 源码分析] std::sort
6.C++ shared_mutex应用以及源码解析

[stl 源码分析] std::list::size 时间复杂度

       在对Linux上C++项目进行性能压测时，码分一个意外的码分发现是std::list::size方法的时间复杂度并非预期的高效。原来，码分这个接口在较低版本的码分g++（如4.8.2）中是通过循环遍历整个列表来计算大小的，这导致了明显的码分性能瓶颈。@NagiS的码分涨停分时公式源码提示揭示了这个问题可能与g++版本有关。

       在功能测试阶段，码分CPU负载始终居高不下，码分通过火焰图分析，码分std::list::size的码分调用占据了大部分执行时间。火焰图的码分使用帮助我们深入了解了这一问题。

       查阅相关测试源码（源自cplusplus.com），码分在较低版本的码分g++中，std::list通过逐个节点遍历来获取列表长度，码分这种操作无疑增加了时间复杂度。码分然而，对于更新的g++版本（如9），如_glibcxx_USE_CXX_ABI宏启用后，list的实现进行了优化。它不再依赖遍历，而是利用成员变量_M_size直接存储列表大小，从而将获取大小的时间复杂度提升到了[公式]，显著提高了性能。具体实现细节可在github上找到，如在/usr/include/c++/9/bits/目录下的代码。

std::sort 宕机源码分析

       公司项目代码中发生了一次宕机事件，原因在于使用了std::sort，下面是具体的代码片段。

       编译命令：g++ sort.cpp -g -o sort，执行结果如下。

       最初存储的元素序列为：(0-1)(1-2)(2-2)(3-2)(4-2)(5-1)(6-1)(7-2)(8-2)(9-2)(-1)(-1)(-2)(-1)(-2)(-2)(-2)

       在调用std::sort的过程中，出现了非法元素：-0

       (-0)(-2)(-2)(-2)(9-2)(7-2)(4-2)(3-2)(2-2)(1-2)(8-2)(-1)(-1)(-1)(0-1)(6-1)(5-1)

       生成了core文件，使用gdb进行调试，发现是在删除操作时发生了宕机，具体原因是java科学计算源码在std::sort排序过程中将vector写坏了。

       接下来，我们来分析一下std::sort的工作原理。

       std::sort的排序思想基于QuickSort，其基本思路是将待排序的数据元素序列中选取一个数据元素为基准，通过一趟扫描将待排序的元素分成两个部分，一部分元素关键字都小于或等于基准元素关键字，另一部分元素关键字都大于或等于基准元素关键字。然后对这两部分数据再进行不断的划分，直至整个序列都有序为止。

       std::sort的空间复杂度最好为O(log2N)，最坏为O(N)，时间复杂度平均复杂度为O(NLog2N)，稳定性为不稳定。

       HeapSort是std::sort中的一种实现，其建堆过程是建立大顶堆，时间复杂度平均为O(nLog2N)，空间复杂度O(1)，稳定性同样为不稳定。

       __partial_sortInsertSort是基于插入排序的一种改进，其基本思路是将待排序的数据元素插入到已经排好的有序表中，得到一个新的有序表。经过n-1次插入操作后，所有元素数据构成一个关键字有序的序列。

       __final_insertion_sort是插入排序的一种不稳定性解决方案，其空间复杂度为O(1)，时间复杂度为O(n^2)，稳定性为稳定。

STL源码分析之std::function

       std::function是一个在C++中广泛应用的函数包装器，它允许你以类型安全的方式存储、复制和调用任何可复制构造的可调用目标，如普通函数、成员函数、类对象（重载了operator()的类的对象）、Lambda表达式等。通用安卓源码通过使用std::function，可以避免使用函数指针时的类型不安全问题。

       然而，许多人对于std::function内部是如何存储这些可调用目标的实现过程感到好奇。本文将深入探讨std::function的源码，揭示它的实现机制。首先，我们来看一下std::function的基本用法和功能。然后，我们将分析其源码，了解它如何存储和管理这些可调用目标。

       在源码中，std::function是一个模板类，其核心成员变量_M_invoker存储了一个标准函数指针类型。这个指针并不直接管理可调用目标，而是负责调用存储在内部的可调用目标。实际的可调用目标则由类_Function_base::_M_functor管理。

       为了实现这一点，std::function使用一个名为function的构造函数，通过一个名为_M_init_functor的函数来初始化_M_invoker，从而将可调用目标链接到_M_invoker上。这个过程涉及到一个名为_Base_manager的内部类，它负责存储和管理可调用目标。

       在源码中，我们发现可调用目标的存储方式取决于其大小。对于小到足以在单个内存位置存储的目标，如普通函数指针，std::function直接使用_M_pod_data作为存储空间。而对于较大的目标，如Lambda表达式或类对象，它会动态分配内存来存储这些对象。

       通过仔细分析这些内部实现，我们可以看到std::function是如何在存储和调用可调用目标之间建立起复杂的链接。这种设计使得std::function成为了一个灵活且强大的如何应用php源码工具，能够在C++程序中实现高度动态和类型安全的函数调用。

       总之，std::function通过巧妙地设计其内部实现，实现了对各种可调用目标的高效存储和调用。了解其源码可以帮助我们更好地利用std::function的强大功能，同时也能深入理解C++中类模板和动态内存管理的高级概念。

C++ の 内存管理（二）std::unique_ptr源码浅析

       本文主要阐述了C++标准库中的unique_ptr内存管理机制。unique_ptr通过RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原理，提供了一种自动内存管理方式。其内部实现关键在于一个tuple，结合raw pointer和自定义deleter，确保栈上指针生命周期结束后，自动释放堆内存。unique_ptr的独特之处在于它不可复制，只支持移动，确保内存所有权的单一性。

       unique_ptr的核心是__uniq_ptr_impl类，它实现了raw pointer的所有操作，包括获取raw pointer、接受用户自定义deleter。std::make_unique的源码直观展示了如何通过new操作内存分配，然后将新分配的内存传递给unique_ptr的构造函数，整个过程简洁明了。

       通过实例，我们可以看到unique_ptr在内存分配和释放上的优势。当使用make_unique时，它会调用new一次并分配内存，然后传递给unique_ptr，这样就只需要构造和析构各一次，实现了高效和安全的内存管理。

       总结来说，unique_ptr是C++后引入的智能指针，它利用RAII封装内存管理，提供了在栈上对堆内存的android查询类源码自动释放功能，避免了内存泄漏问题。通过unique_ptr，开发者可以更放心地进行内存操作，无需担心析构细节。

[stl 源码分析] std::sort

       std::sort在标准库中是一个经典的复合排序算法，结合了插入排序、快速排序、堆排序的优点。该算法在排序时根据几种算法的优缺点进行整合，形成一种被称为内省排序的高效排序方法。

       内省排序结合了快速排序和堆排序的优点，快速排序在大部分情况下具有较高的效率，堆排序在最坏情况下仍能保持良好的性能。内省排序在排序过程中，先用快速排序进行大体排序，然后递归地对未排序部分进行更细粒度的排序，直至完成整个排序过程。在快速排序效率较低时，内省排序会自动切换至插入排序，以提高排序效率。

       在实现上，std::sort使用了内省排序算法，并在适当条件下切换至插入排序以优化性能。其源码包括排序逻辑的实现和测试案例。排序源码主要由内省排序和插入排序两部分组成。

       内省排序在排序过程中先快速排序，然后对未完全排序的元素进行递归快速排序。当子数组的长度小于某个阈值时，内省排序会自动切换至插入排序。插入排序在小规模数据中具有较高的效率，因此在内省排序中作为优化部分，提高了整个排序算法的性能。

       插入排序在排序过程中，将新元素插入已排序部分的正确位置。这种简单而直观的算法在小型数据集或接近排序状态的数据中表现出色。内省排序通过将插入排序应用于小规模数据，进一步优化了排序算法的性能。

       综上所述，std::sort通过结合内省排序和插入排序，实现了高效且稳定的数据排序。内省排序在大部分情况下提供高性能排序，而在数据规模较小或接近排序状态时，插入排序作为优化部分，进一步提高了排序效率。这种复合排序方法使得std::sort成为标准库中一个强大且灵活的排序工具。

C++ shared_mutex应用以及源码解析

       在实际应用中，处理并发问题是开发实践中的一大挑战。当多个线程同时访问同一资源时，数据竞态问题便随之而来。为了解决此问题，互斥量（mutex）应运而生，它允许同一时刻只有一个线程访问临界资源，实现资源访问的排他性。

       当线程间的读写操作频率不一致时，常规的互斥量无法满足高效访问的需求。此时，共享互斥锁（shared_mutex）成为了解决方案，它允许多个线程同时读取资源，而写操作则需要独占资源。这尤其适用于读操作频繁而写操作不频繁的场景，能显著提升程序效率。

       下面，我们通过代码实例来探讨共享互斥锁的使用。定义读写锁时，首先引入`std::shared_mutex`。通过`std::shared_lock`操作，可以以共享方式立即获取锁，或在构造时以独占方式上锁。锁的释放则在析构函数中完成。

       三个线程的示例代码展示了读写操作的并发执行。运行结果显示，读操作线程得到的临界资源值准确无误，证明了共享互斥锁在读操作并发时的正确性。然而，读操作线程的输出显示了一定程度的混乱，这并非共享互斥锁的问题，而是输出流操作的并发性导致的。

       深入源码解析，我们可以发现`std::shared_lock`和`std::unique_lock`的实现细节。两者均使用RAII技术进行锁管理，但共享锁允许以共享或独占方式获取锁，而独占锁仅允许独占获取。源码中展示了锁的上锁和解锁过程，以及内部状态管理，包括持有锁状态的判断和更新。

       共享互斥锁的底层实现基于`shared_mutex_base`类，通过一组成员变量和API封装了锁的管理逻辑。尝试加锁和解锁过程体现了锁的非阻塞特性。在进行锁的释放时，需要考虑共享持有状态，确保锁的正确释放。

       总结而言，共享互斥锁提供了高效且灵活的并发控制机制，适用于读操作频繁、写操作不频繁的场景。通过深入源码解析，我们能够更全面地理解锁的实现细节和工作原理，从而在实际开发中更加有效地应用共享互斥锁，解决并发问题。

unique_ptr源代码解析

       unique_ptr的特征包括：

       std::unique_ptr是一种小巧、高速的智能指针，拥有对托管资源的专属所有权语义。默认采用delete运算符进行资源析构，也可指定自定义删除器。状态或函数指针实现的删除器会增加对象尺寸。

       unique_ptr常见用途是工厂函数，以及实现Pimpl设计模式。

       源码解析：

       深入理解unique_ptr可通过研究其源代码。关键在于只移型别和所有权管理，无需死记硬背。

       先看__uniq_ptr_impl源代码。

       接下来分析构造函数和析构函数。

       unique_ptr重要成员方法讲解。

       为unique_ptr对象设定自定义析构器需通过构造函数，而非C++的make_unique函数。验证结果如下。

       unique_ptr不支持使用raw pointer作为赋值初值。

       不能进行普通的拷贝或赋值操作。

从示例到源码深入了解std::ref

       在编程中，std::ref是C++标准库提供的一种实用工具，用于将变量转换为可引用的对象。本文将通过实例和源码解析，深入理解std::ref的工作原理。

       std::ref和std::cref的作用是生成一个std::reference_wrapper对象，它能够根据传入参数自动推导模板类型。通过这个工具，我们可以改变函数参数的传递方式，无论是引用还是值传递。

       首先，让我们通过一个自定义值传递函数模板call_by_value来理解。这个模板会将参数值复制传递给fn函数。当call_by_value使用std::ref时，外部变量不会因函数内部的操作而改变，因为传递的是值拷贝。实际例子中，输出证实了这一点。

       在实际编程中，如std::bind的使用，需要将引用类型参数作为引用传递，std::ref在此场合显得尤为重要。通过std::ref包装待柯里化的函数，可以实现引用的正确传递，但需要理解bind函数如何处理和存储参数值。

       std::bind内部会创建一个可调用对象，其中存储参数的值。然而，对于引用类型，值传递会导致无法修改外部变量。这时，std::ref就派上用场，它通过左值引用包装变量，确保在值传递过程中仍保持引用信息。

       下面以修改后的代码为例，使用std::ref包装参数。在call_by_value中，包装后的a可以成功修改，输出结果证明了引用的正确使用。同样的，std::bind示例中，通过std::ref包装a，函数调用后的变量值可以被正确修改。

       总结来说，std::ref是处理引用参数和值传递问题的关键工具，通过将其应用到合适的场景，可以确保函数内部对变量的修改能正确反映到外部。

std::move到底有啥用?是做啥的?不太明白?

       直接查看std::move源码实现，其核心作用在于无论输入参数为左值还是右值，均强制转换为右值。这一操作旨在优化程序性能，通过利用移动语义。

       移动语义允许在对象转换时，通过右值触发移动构造函数或移动赋值函数。这种转换通常避免了昂贵的数据拷贝，转而实现更为经济的移动操作，从而提升程序效率。

       常有疑问，移动后的对象是否便无法使用？答案并非绝对。关键在于移动构造函数与移动赋值函数的实现细节。若在实现中仍采用拷贝操作，原对象仍可正常使用。反之，若废弃原对象内部内存，新对象得以直接利用，此时原对象便不再可用。

       示例代码展示了这一原理，通过移动构造函数与移动赋值函数的不同实现策略，影响对象的可用性。

       移动语义与std::move的结合，旨在最大化资源利用，减少不必要的数据操作，优化程序性能。理解其原理与应用，对提升C++编程水平大有裨益。