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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享 C++ 面试中常见的面试题给大家~
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19. 如何实现无锁 map？
可以使用哈希表和 CAS（Compare-And-Swap）操作：
- 创建一个哈希表，将键值对映射到哈希桶（bucket）中。
- 使用哈希函数来确定每个键应该映射到哪个桶中。
- 对于每个桶，使用无锁链表（例如，带有头节点的单向链表）来存储键值对。
- 对于插入操作，首先计算键的哈希值，然后找到相应的桶。接下来，使用 CAS 操作将新的键值对插入链表的开头。
- 对于查找操作，计算键的哈希值，找到相应的桶，然后在链表中查找键。
- 对于删除操作，计算键的哈希值，找到相应的桶，然后在链表中查找并删除键。
- 为了处理并发冲突，你需要使用 CAS 操作，如果 CAS 失败，表示有其他线程正在修改链表，你需要重试或采取其他策略。
一个简单的代码示例，使用 CAS 操作来实现基本的无锁 map。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <atomic>
template <typename K, typename V>
class LockFreeMap {
private:
struct Node {
K key;
V value;
std::atomic<Node*> next;
Node(const K& k, const V& v) : key(k), value(v), next(nullptr) {}
};
std::vector<std::atomic<Node*>> buckets;
static const size_t num_buckets = 100; // 根据需要设置桶的数量
size_t hash(const K& key) const {
// 简单哈希函数，根据需要使用更复杂的哈希函数
return std::hash<K>{}(key) % num_buckets;
}
public:
LockFreeMap() : buckets(num_buckets) {}
void insert(const K& key, const V& value) {
size_t bucket_index = hash(key);
Node* newNode = new Node(key, value);
while (true) {
Node* head = buckets[bucket_index].load();
newNode->next = head;
if (buckets[bucket_index].compare_exchange_strong(head, newNode)) {
return; // 插入成功
}
}
}
bool find(const K& key, V& value) const {
size_t bucket_index = hash(key);
Node* current = buckets[bucket_index].load();
while (current) {
if (current->key == key) {
value = current->value;
return true; // 找到了
}
current = current->next;
}
return false; // 没找到
}
bool remove(const K& key) {
size_t bucket_index = hash(key);
Node* current = buckets[bucket_index].load();
Node* prev = nullptr;
while (current) {
if (current->key == key) {
if (prev) {
prev->next.store(current->next.load());
} else {
buckets[bucket_index].store(current->next.load());
}
delete current;
return true; // 移除成功
}
prev = current;
current = current->next.load();
}
return false; // 没找到要移除的节点
}
};
int main() {
LockFreeMap<int, std::string> map;
map.insert(1, "One");
map.insert(2, "Two");
map.insert(3, "Three");
std::string value;
if (map.find(2, value)) {
std::cout << "Found: " << value << std::endl;
} else {
std::cout << "Not Found" << std::endl;
}
if (map.remove(3)) {
std::cout << "Removed: 3" << std::endl;
} else {
std::cout << "Not Found" << std::endl;
}
return 0;
}
上述代码仅供参考，无锁数据结构的实现要考虑更多的细节和错误处理。还有就是这里没有考虑并发性能问题。如果需要高性能的无锁数据结构，可以考虑使用专业的并发数据结构库。
20. emplace_back 与 push_back 的区别
对 push/insert 更新成了 emplace，传入参数时直接在容器的底层构造。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(int a) { cout << "Test(int)" << endl; }
Test(int a, int b) { cout << "Test(int, int)" << endl; }
Test(const Test&) { cout << "Test(const Test&)" << endl; }
Test(Test&&) { cout << "Test(Test&&)" << endl; }
~Test() { cout << "~Test()" << endl; }
};
int main()
{
vector<Test> vec;
vec.reserve(100);
vec.push_back(10);
cout << "--------" << endl;
vec.emplace_back(10); //没有拷贝构造，直接在vec底层构造
cout << "--------" << endl;
return 0;
}
emplace_back 源码：
21. STL 迭代器如何实现？
1、 迭代器是一种抽象的设计理念，通过迭代器可以在不了解容器内部原理的情况下遍历容器，除此之外，STL 中迭代器一个最重要的作用就是作为容器与 STL 算法的粘合剂。
2、 迭代器的作用就是提供一个遍历容器内部所有元素的接口，因此迭代器内部必须保存一个与容器相关联的指针，然后重载各种运算操作来遍历，其中最重要的是 * 运算符与 -> 运算符，以及 ++、-- 等可能需要重载的运算符重载。这和 C++ 中的智能指针很像，智能指针也是将一个指针封装，然后通过引用计数或是其他方法完成自动释放内存的功能。
3、最常用的迭代器的相应型别有五种：value type、difference type、pointer、reference、iterator catagoly;
iterator catagoly 迭代器又被分为五类：input iterator、output iterator、forward iterator、bidirectional iterator、random adccess iterator。
从属关系：(input iterator、output iterator) -> forward iterator -> bidirectional iterator -> random adccess iterator
