众所周知，调试(Debugging)是每个程序员所要必备的基本的技术素养，尤其是对C/C++的程序员来说。对于在linux下用C/C++开发的朋友，相信对GDB不会陌生，当程序有bug或者是出现core dump的时候，GDB是我们最好的朋友。STL是C++相较于C而言，增加的非常强有力的工具，它从某种程度上把C/C++程序员从繁琐的基本数据结构中解放了出来。不过，STL虽然用起来十分方便，但是，用GDB调试过C/C++程序的朋友都有这样痛苦的经历，在GDB状态下，要知道某个STL对象（比如容器）中的数据内容，并不是那么直接、简单。本文的主要内容就是介绍STL中大家比较常用到的容器的基本组成，帮助大家能够在调试的时候更好的驾驭它们。

string是STL中最为常用的类型，它是模板类basic_string用char类型特化后的结果，下面我们来看一下string类型的基本组成：

typedef basic_string    string;

struct _Rep_base
{
    size_type     _M_length;
    size_type     _M_capacity;
    _Atomic_word  _M_refcount;
};

struct _Alloc_hider
{
    _CharT* _M_p; 
};

mutable _Alloc_hider  _M_dataplus;
_M_data() const { return  _M_dataplus._M_p; }
_Rep* _M_rep() const { return &((reinterpret_cast<_rep *> (_M_data()))[-1]); }

从上面来看，string只有一个成员_M_dataplus。但是这里需要注意的是，string类在实现的时候用了比较巧的方法，在_M_dataplus._M_p中保存了用户的数据，在_M_dataplus._M_p的第一个元素前面的位置，保存了string类本身所需要的一些信息rep。这样做的好处，一方面不增加string类的额外开销，另一方面可以保证用户在调试器(GDB)中用_M_dataplus._M_p查看数据内容的时候，不受干扰。用户可以通过reinterpret_cast<_rep *> (_M_data()))[-1])来查看rep相关的信息，也可以调用_M_rep()函数来查看。

vector同样也是stl中最为常用类型，下面我们来看一下vector类型的基本组成:

struct _Vector_impl
{
    _Tp*           _M_start;
    _Tp*           _M_finish;
    _Tp*           _M_end_of_storage;
};

_Vector_impl _M_impl;

vector本身很简单，就是一个动态数组。它只有一个数组成员_M_impl，用户可以通过_M_impl来查看vector内容的数据成员，具体包括动态数组的超始地址_M_impl._M_start，结束地址_M_impl._M_end_of_storage，数组内容的结束地址_M_impl._M_finish

list是STL中的双向链表结构，也是大家经常用来的，下面我们一起来看一下list的基本组成：

struct _List_node_base
{
    _List_node_base* _M_next;   
    _List_node_base* _M_prev;   
};

template
struct _List_node : public _List_node_base
{
    _Tp _M_data;               
};

struct _List_impl
{
    _List_node_base _M_node;
};

_List_impl _M_impl;

通过上面的代码，我们可以看出，list本身只保留了一个空结点_M_impl._M_node，用来标示list的header，新加入的第一个结点，是直接链到_M_imp._M_node._M_next上的，后面的依次类推。我们可以把_M_impl._M_node.m_next强制转型成_List_node类型，然后通过_M_data来查看具体的数据内容，即((_List_node *)(_M_impl._M_node->M_next))->M_data (T是数据的类型)。
我们知道,string和vector都是线型结构，只要知道数据的起始地址和容器大小，便可获取到所以的元素内容。但是list是非线型结构，这时候就需要iterator来帮忙了，下面我们来看下list的iterator的基本组成：

template
struct _List_iterator
{
     _List_node_base* _M_node;
};

从上面的代码，我们可以看出，list的iterator只是保存了一个list结点的指针，有此足矣，通过它我们便可以获取到iter里面的数据内容：((_List_node *)(iter->_M_node)->M_data (T是数据的类型)

deque是STL中提供一个队列结构，它同时兼有vector和list的基本特点，因此实现要复杂一些，下面我们来看一下它的基本组成：

template
struct _Deque_iterator
{
    typedef _Tp**   _Map_pointer;

    _Tp* _M_cur;
    _Tp* _M_first;
    _Tp* _M_last;
    _Map_pointer _M_node;
};

typedef _Deque_iterator<_tp , _Tp&, _Tp*>  iterator;
struct _Deque_impl
    : public _Tp_alloc_type
{
    _Tp**    _M_map;
    size_t   _M_map_size;
    iterator _M_start;
    iterator _M_finish;
};
_Deque_impl _M_impl;

从上面的代码，及STL的源码，我们可以了解到，deque是由多块连续buffer，通过一个中控的数组_M_map来链在一起，实现的。我们可以通过_M_map，获取到每一个块的起始地址，在每一块内的数据，地址都是连续的，可以像数组一起取出对应的数据内容。
另外，我们还可以通过iterator来访问deque的元素，上面的代码中，iterator的_M_cur是指向当前元素的指针，_M_first是当前块的起始地址，_M_last当前块的结束地址。
本篇是〈手把手教你调试STL容器〉的上篇，主要介绍了string, vector, list和deque这些基本的容器，下篇将介绍map/set/multimap/multiset, hash_map/hash_set/hash_multimap/hash_multiset，敬请期待！