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### 前言   在SGI STL中的容器set,其实现基本上是在RB-Tree的基础上,把RB-Tree作为其底层的实现机制,是因为set的操作RB-Tree都能实现,有关RB-Tree的剖析请看《[STL源码剖析——RB-Tree(红黑树)](http://blog.csdn.net/chenhanzhun/article/details/39523519)》。在set容器键值key和实值value是相同的,且在容器里面的元素是根据元素的键值自动排序的,同时我们不能修改set容器里面的元素值,所以set的迭代器是采用RB-Tree的const_iterator,不允许用户对其进行修改操作。本文的源码出自SGI STL中的<stl_set.h>文件。 ### set容器源码剖析 ~~~ #ifndef __SGI_STL_INTERNAL_SET_H #define __SGI_STL_INTERNAL_SET_H #include <concept_checks.h> __STL_BEGIN_NAMESPACE #if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32) #pragma set woff 1174 #pragma set woff 1375 #endif //set内部元素默认使用递增排序less //用户可自行制定比较类型 //内部维护的数据结构是红黑树, 具有非常优秀的最坏情况的时间复杂度 //注意: set键值和实值是相同的,set内不允许重复元素的存在, 如果插入重复元素,则会忽略插入操作 //且不能通过迭代器修改set的元素值,其迭代器类型是定义为RB-Tree的const_iterator // Forward declarations of operators < and ==, needed for friend declaration. template <class _Key, class _Compare __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(less<_Key>), class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Key) > class set; template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator==(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y); template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator<(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y); template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> class set { // requirements: __STL_CLASS_REQUIRES(_Key, _Assignable); __STL_CLASS_BINARY_FUNCTION_CHECK(_Compare, bool, _Key, _Key); public: // typedefs: //在set中key就是value, value同时也是key typedef _Key key_type; typedef _Key value_type; //注意:以下key_compare和value_compare使用相同的比较函数 typedef _Compare key_compare; typedef _Compare value_compare; private: //set的底层机制是采用RB-Tree数据结构,在<stl_tree.h>实现 typedef _Rb_tree<key_type, value_type, _Identity<value_type>, key_compare, _Alloc> _Rep_type; _Rep_type _M_t; // red-black tree representing set public: typedef typename _Rep_type::const_pointer pointer; typedef typename _Rep_type::const_pointer const_pointer; typedef typename _Rep_type::const_reference reference; typedef typename _Rep_type::const_reference const_reference; //set的迭代器iterator 定义为RB-Tree的const_iterator,不允许用户通过迭代器修改set的元素值 //因为set的元素有一定次序安排,修改其值会破坏排序规则 typedef typename _Rep_type::const_iterator iterator; typedef typename _Rep_type::const_iterator const_iterator; typedef typename _Rep_type::const_reverse_iterator reverse_iterator; typedef typename _Rep_type::const_reverse_iterator const_reverse_iterator; typedef typename _Rep_type::size_type size_type; typedef typename _Rep_type::difference_type difference_type; typedef typename _Rep_type::allocator_type allocator_type; // allocation/deallocation // set只能使用RB-tree的insert-unique(),不能使用insert-equal() //当要插入键值和已经存在的键值相同时,就会被忽略 /*构造函数原型 set(); explicit set (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type()); template <class InputIterator> set (InputIterator first, InputIterator last, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type()); set (const set& x); */ set() : _M_t(_Compare(), allocator_type()) {} explicit set(const _Compare& __comp, const allocator_type& __a = allocator_type()) : _M_t(__comp, __a) {} #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES template <class _InputIterator> set(_InputIterator __first, _InputIterator __last) : _M_t(_Compare(), allocator_type()) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } template <class _InputIterator> set(_InputIterator __first, _InputIterator __last, const _Compare& __comp, const allocator_type& __a = allocator_type()) : _M_t(__comp, __a) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } #else set(const value_type* __first, const value_type* __last) : _M_t(_Compare(), allocator_type()) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } set(const value_type* __first, const value_type* __last, const _Compare& __comp, const allocator_type& __a = allocator_type()) : _M_t(__comp, __a) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } set(const_iterator __first, const_iterator __last) : _M_t(_Compare(), allocator_type()) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } set(const_iterator __first, const_iterator __last, const _Compare& __comp, const allocator_type& __a = allocator_type()) : _M_t(__comp, __a) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */ set(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x) : _M_t(__x._M_t) {} set<_Key,_Compare,_Alloc>& operator=(const set<_Key, _Compare, _Alloc>& __x) { _M_t = __x._M_t;//调用了底层红黑树的operator=操作函数 return *this; } //以下所有的set操作行为,RB-tree都已提供,所以set只要调用即可 // accessors: //返回用于key比较的函数,调用RB-Tree的key_comp() key_compare key_comp() const { return _M_t.key_comp(); } //由于set的性质, value和key使用同一个比较函数 value_compare value_comp() const { return _M_t.key_comp(); } //获取分配器类型 allocator_type get_allocator() const { return _M_t.get_allocator(); } //以下是一些set的基本迭代器所指位置 iterator begin() const { return _M_t.begin(); } iterator end() const { return _M_t.end(); } reverse_iterator rbegin() const { return _M_t.rbegin(); } reverse_iterator rend() const { return _M_t.rend(); } //以下的函数都是调用了RB-Tree的实现,set不必自己定义 bool empty() const { return _M_t.empty(); } size_type size() const { return _M_t.size(); } size_type max_size() const { return _M_t.max_size(); } //这里调用的swap()函数是专属于RB-Tree的swap(),并不是STL的swap()算法 void swap(set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x) { _M_t.swap(__x._M_t); } // insert/erase // 根据返回值的情况,判断是否插入该元素 //pair.second为true则表示已插入该元素 //为false则表示set中已存在与待插入相同的元素, 不会重复插入 pair<iterator,bool> insert(const value_type& __x) { pair<typename _Rep_type::iterator, bool> __p = _M_t.insert_unique(__x); return pair<iterator, bool>(__p.first, __p.second); } //在指定位置插入元素,但是会先遍历该集合,判断是否存在相同元素 //若不存在才在指定位置插入该元素 iterator insert(iterator __position, const value_type& __x) { typedef typename _Rep_type::iterator _Rep_iterator; return _M_t.insert_unique((_Rep_iterator&)__position, __x); } #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES template <class _InputIterator> void insert(_InputIterator __first, _InputIterator __last) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } #else void insert(const_iterator __first, const_iterator __last) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } void insert(const value_type* __first, const value_type* __last) { _M_t.insert_unique(__first, __last); } #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */ //擦除指定位置的元素 void erase(iterator __position) { typedef typename _Rep_type::iterator _Rep_iterator; _M_t.erase((_Rep_iterator&)__position); } //擦除元素值为x的节点 size_type erase(const key_type& __x) { return _M_t.erase(__x); } //擦除指定区间的节点 void erase(iterator __first, iterator __last) { typedef typename _Rep_type::iterator _Rep_iterator; _M_t.erase((_Rep_iterator&)__first, (_Rep_iterator&)__last); } //清除set void clear() { _M_t.clear(); } // set operations: //查找元素值为x的节点 iterator find(const key_type& __x) const { return _M_t.find(__x); } //返回指定元素的个数 size_type count(const key_type& __x) const { return _M_t.find(__x) == _M_t.end() ? 0 : 1; } //返回不小于当前元素的第一个可插入的位置 iterator lower_bound(const key_type& __x) const { return _M_t.lower_bound(__x); } // 返回大于当前元素的第一个可插入的位置 iterator upper_bound(const key_type& __x) const { return _M_t.upper_bound(__x); } pair<iterator,iterator> equal_range(const key_type& __x) const { return _M_t.equal_range(__x); } #ifdef __STL_TEMPLATE_FRIENDS template <class _K1, class _C1, class _A1> friend bool operator== (const set<_K1,_C1,_A1>&, const set<_K1,_C1,_A1>&); template <class _K1, class _C1, class _A1> friend bool operator< (const set<_K1,_C1,_A1>&, const set<_K1,_C1,_A1>&); #else /* __STL_TEMPLATE_FRIENDS */ friend bool __STD_QUALIFIER operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const set&, const set&); friend bool __STD_QUALIFIER operator< __STL_NULL_TMPL_ARGS (const set&, const set&); #endif /* __STL_TEMPLATE_FRIENDS */ }; template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator==(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return __x._M_t == __y._M_t; } template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator<(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return __x._M_t < __y._M_t; } #ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator!=(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return !(__x == __y); } template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator>(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return __y < __x; } template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator<=(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return !(__y < __x); } template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline bool operator>=(const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, const set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { return !(__x < __y); } template <class _Key, class _Compare, class _Alloc> inline void swap(set<_Key,_Compare,_Alloc>& __x, set<_Key,_Compare,_Alloc>& __y) { __x.swap(__y); } #endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */ #if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32) #pragma reset woff 1174 #pragma reset woff 1375 #endif __STL_END_NAMESPACE #endif /* __SGI_STL_INTERNAL_SET_H */ // Local Variables: // mode:C++ // End: ~~~ 参考资料: 《STL源码剖析》侯捷 《[STL源码剖析-- stl_set.h](http://blog.csdn.net/mdl13412/article/details/6655579)》