Как std:: map обеспечивает постоянную операцию size()?

Я знаю, что все контейнеры обеспечивают постоянную операцию size(), кроме forward_list. Но как map, внутренняя структура данных которого является красно-черным деревом, обеспечивает size() постоянную сложность? То же самое для других, таких как вектор и строка. Используют ли они счетчик? Если да, то почему forward_list?

Я смущен, когда читаю книгу. Стандартная библиотека С++: учебник и справочник.

Ответ 1

Это длинная и искривленная история.: -)

Да, карта, набор, список и т.д. сохраняют счетчики для подачи постоянного времени size(). До С++ 11 ни один из контейнеров не требовался для хранения счетчиков, поскольку их size() должен быть постоянным временем, но не должен быть постоянным временем. В стандарте "должно" означает, может быть, может быть, нет, и "обязательно" означает определенно.

На практике в С++ 98/03 все контейнеры имели постоянное время size(), за исключением list, даже map и set (с помощью счетчика). Это сделало для некоторого ужасно не переносимого кода, используя list, некоторые из которых принимали постоянное время size(), а некоторые из них принимали постоянное время "сращивание некоторых из других." Обе эти операции не могут быть постоянными, реализация должна была выбрать один или другой.

В С++ 11 стандарт был изменен, чтобы сказать, что size() должно быть постоянным временем. Однако в то же время был введен также forward_list. И вся точка forward_list должна быть оптимизацией list. И комитет не хотел повторять ошибку list::size(), иногда являясь постоянным временем, а иногда и линейным временем. Поэтому было принято решение не давать forward_list a size() вообще. Таким образом, клиенты никогда не станут жертвой неожиданного линейного времени size(). Клиенты forward_list, которые хотят сделать это вычисление, все еще имеют distance(fl.begin(), fl.end()) в своем распоряжении, если они захотят сделать это.

См. N2543 для получения более подробной информации о причине отказа size() от forward_list.