C++ 内部原理 - 完整文章索引

本栏目基于 GCC (libstdc++) 和 LLVM (libc++) 的源码，深入分析 C++ 语言和标准库的底层实现机制。共 63 篇文章，覆盖 C++ 的方方面面。

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一、运行时与 ABI（6 篇）

#	文章	路径	核心内容
1	对象模型与内存布局	runtime/object-model.md	vptr 位置、EBO、Itanium ABI 布局规则
2	虚函数表实现	runtime/vtable.md	vtable 结构、thunk 机制、VTT、虚析构双槽位
3	RTTI 与 dynamic_cast	runtime/rtti.md	type_info、dynamic_cast 算法、-fno-rtti
4	异常处理 ABI	runtime/exception-handling.md	.eh_frame、LSDA、栈展开、__cxa_throw
5	名称修饰	runtime/name-mangling.md	Itanium ABI 编码、MSVC 编码、c++filt
6	调用约定	runtime/calling-conventions.md	SysV AMD64、MSVC x64、结构体传递

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二、容器实现（11 篇）

#	文章	路径	核心内容
7	std::vector	containers/vector.md	三指针布局、扩容策略、vector<bool> 特化
8	std::string	containers/string.md	SSO、COW、双 ABI、_M_mutate
9	std::list	containers/list.md	双向链表、哨兵节点、splice
10	std::forward_list	containers/forward-list.md	单向链表、before_begin、insert_after
11	std::deque	containers/deque.md	中控器、缓冲区、迭代器设计
12	std::map/set	containers/map-set.md	红黑树、旋转算法、迭代器递增
13	std::unordered_map	containers/unordered-map.md	哈希表、链地址法、rehash 策略
14	std::array	containers/array.md	固定大小数组、constexpr 支持
15	std::stack/queue	containers/stack-queue.md	容器适配器、底层容器选择
16	std::flat_map	containers/flat-map.md	排序 vector、二分查找、C++23
17	std::inplace_vector	containers/inplace-vector.md	栈上固定容量、C++26

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三、智能指针与内存（7 篇）

#	文章	路径	核心内容
18	std::unique_ptr	memory/unique-ptr.md	压缩指针、删除器存储、移动语义控制
19	std::shared_ptr	memory/shared-ptr.md	控制块、原子引用计数、双字优化
20	std::weak_ptr	memory/weak-ptr.md	弱引用计数、lock() 机制、内存序
21	分配器模型	memory/allocator.md	std::allocator、allocator_traits、EBO
22	PMR 多态内存资源	memory/pmr.md	memory_resource、polymorphic_allocator
23	GNU 扩展分配器	memory/ext-allocators.md	pool/bitmap/mt/malloc 分配器
24	内存操作基础设施	memory/operations.md	uninitialized_copy/fill、construct_at

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四、工具类实现（7 篇）

#	文章	路径	核心内容
25	std::function	utilities/function.md	类型擦除、SBO、管理器操作
26	std::variant	utilities/variant.md	标签联合、visit、jump table
27	std::any	utilities/any.md	类型擦除、小/大对象策略
28	std::optional	utilities/optional.md	存储布局、constexpr、value_or
29	std::tuple	utilities/tuple.md	递归继承、get、tuple_size
30	std::pair	utilities/pair.md	EBO、piecewise_construct、三向比较
31	std::bitset	utilities/bitset.md	位运算、popcount、to_string

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五、类型系统与元编程（5 篇）

#	文章	路径	核心内容
32	Type Traits	templates/type-traits.md	integral_constant、enable_if、void_t
33	SFINAE	templates/sfinae.md	SFINAE 上下文、检测惯用法
34	Concepts	templates/concepts.md	requires 表达式、subsumption
35	constexpr	templates/constexpr.md	编译期求值、consteval、constinit
36	模板实例化	templates/instantiation.md	两阶段查找、显式实例化、偏特化

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六、算法与迭代器（4 篇）

#	文章	路径	核心内容
37	迭代器体系	algorithms/iterators.md	iterator_traits、迭代器标签、指针特化
38	排序算法	algorithms/sorting.md	IntroSort、三数取中、分区算法
39	Ranges	algorithms/ranges.md	view_interface、管道运算符、惰性求值
40	并行算法	algorithms/parallel.md	执行策略、TBB/OpenMP 后端、SIMD

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七、并发原语（6 篇）

#	文章	路径	核心内容
41	std::atomic	concurrency/atomic.md	原子操作内建函数、memory_order、atomic_flag
42	std::thread	concurrency/thread.md	pthread 封装、join/detach、this_thread
43	std::mutex	concurrency/mutex.md	lock_guard、unique_lock、RAII
44	std::condition_variable	concurrency/condition-variable.md	wait/notify、虚假唤醒、cv_status
45	std::future/promise	concurrency/future.md	shared_state、原子操作、条件变量
46	std::jthread	concurrency/jthread.md	stop_token、stop_callback、协作式取消

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八、I/O 与格式化（3 篇）

#	文章	路径	核心内容
47	std::format	io/format.md	编译期解析、formatter、format_context
48	std::print	io/print.md	缓冲输出、FILE*、fwrite_unlocked
49	流类体系	io/streams.md	basic_ostream、streambuf、缓冲区管理

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九、C++20/23 新特性（6 篇）

#	文章	路径	核心内容
50	协程 Lowering	cpp20/coroutines.md	协程帧、promise_type、suspend_always
51	Modules	cpp20/modules.md	BMI、模块分区、头单元
52	std::span	cpp20/span.md	非拥有视图、dynamic_extent、subspan
53	std::expected	cpp23/expected.md	unexpected、transform、and_then
54	std::generator	cpp23/generator.md	co_yield、惰性求值、迭代器
55	std::mdspan	cpp23/mdspan.md	extents、layout_right/left、多维访问

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十、编译器内部（4 篇）

#	文章	路径	核心内容
56	GCC 编译器内部	compiler/gcc-internals.md	GENERIC/GIMPLE/RTL、C++ 前端
57	Clang/LLVM 编译器内部	compiler/clang-internals.md	Clang AST、LLVM IR、代码生成
58	去虚拟化	compiler/devirtualization.md	类型传播、LTO、final 优化
59	编译器优化管线	compiler/optimization-pipeline.md	内联、循环优化、向量化

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十一、标准库综合对比（4 篇）

#	文章	路径	核心内容
60	容器对比	comparison/containers.md	vector/string/map 等布局与实现差异
61	智能指针对比	comparison/smart-pointers.md	控制块、make_shared、ABI 兼容性
62	字符串 ABI 对比	comparison/string-abi.md	__cxx11 双 ABI、__1 内联命名空间
63	并发实现对比	comparison/concurrency.md	atomic/mutex/thread 实现差异

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统计

分类	篇数	已增强源码分析
运行时与 ABI	6	6/6 ✅
容器实现	11	11/11 ✅
智能指针与内存	7	7/7 ✅
工具类实现	7	7/7 ✅
类型系统与元编程	5	5/5 ✅
算法与迭代器	4	4/4 ✅
并发原语	6	6/6 ✅
I/O 与格式化	3	3/3 ✅
C++20/23 新特性	6	6/6 ✅
编译器内部	4	4/4 ✅
标准库综合对比	4	4/4 ✅
合计	63	63/63 ✅

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源码参考

组件	GCC (libstdc++)	LLVM (libc++)
vector	bits/stl_vector.h, bits/vector.tcc	__vector/vector.h
string	bits/basic_string.h, bits/basic_string.tcc	string
shared_ptr	bits/shared_ptr_base.h	__memory/shared_ptr.h
unique_ptr	bits/unique_ptr.h	__memory/unique_ptr.h
allocator	bits/allocator.h, bits/alloc_traits.h	__memory/allocator.h
map/set	bits/stl_tree.h	__tree
unordered_map	bits/hashtable.h	__hash_table
atomic	bits/atomic_base.h	__atomic/atomic.h
mutex	bits/std_mutex.h	__mutex/mutex.h
thread	bits/std_thread.h	__thread/thread.h
format	bits/formatfwd.h	__format/
ranges	bits/ranges_base.h	__ranges/
coroutines	coroutine	__coroutine/