本项目旨在通过手动实现各种C++常用组件和库，深入理解C++底层原理和设计模式。项目遵循小步快跑的开发原则，每个组件都必须通过单元测试和编译验证后才能进行下一步。

1. 小步快跑：每个功能模块都要独立实现和测试
2. 测试驱动：先写测试用例，再实现功能
3. 100%通过率：所有测试必须通过才能进行下一步
4. 编译验证：代码必须能正常编译，无警告和错误
5. 文档先行：每个模块都有详细的实现文档

1. 分析需求和技术要点
2. 编写测试用例
3. 实现核心功能
4. 运行单元测试（必须100%通过）
5. 编译验证（无警告无错误）
6. 如有集成测试，运行集成测试
7. 编写实现文档
8. 进入下一个模块

cpp-wheel-impl/
├── stl-impl/       # STL从零实现 ✅ 已完成
│   ├── include/    # STL头文件
│   ├── test/       # 测试文件
│   ├── README.md   # STL实现文档
│   └── build/      # 构建目录
├── impl/           # 基础组件实现 ✅ 已完成
│   ├── unique_ptr/ # 智能指针
│   ├── shared_ptr/ # 共享指针
│   ├── function/   # 函数包装器
│   ├── optional/   # 可选值容器
│   ├── any/        # 类型容器
│   ├── variant/    # 变体类型
│   ├── tuple/      # 元组类型
│   └── thread/     # 线程库
├── notes/          # 详细文档
├── README.md       # 项目说明
└── C++_轮子实现计划.md  # 本文档

难度：⭐⭐☆☆☆
学习目标：理解RAII和移动语义

实现要点：

• 模板类设计
• 移动构造和移动赋值
• 删除拷贝构造和拷贝赋值
• 重载*和->操作符
• reset()和release()方法
• 自定义删除器

测试要点：

• 基本功能测试
• 移动语义测试
• 所有权转移测试
• 自定义删除器测试

实现位置：impl/unique_ptr/
文档位置：notes/unique_ptr.md

难度：⭐⭐☆☆☆
学习目标：理解动态内存管理和字符串操作

实现要点：

• 动态内存分配
• 深拷贝和浅拷贝
• 常用字符串操作（append、substr、find等）
• 操作符重载（+、+=、==、!=等）
• 迭代器支持

测试要点：

• 构造和析构测试
• 字符串操作测试
• 内存管理测试
• 边界条件测试

实现位置：impl/string/
文档位置：notes/string.md

难度：⭐⭐⭐☆☆
学习目标：理解动态数组扩容机制

实现要点：

• 动态扩容策略
• 内存连续性
• 迭代器实现
• 元素访问和修改 -容量管理（size/capacity/reserve）

测试要点：

• 基本操作测试
• 扩容机制测试
• 迭代器测试
• 异常安全测试

实现位置：impl/vector/
文档位置：notes/vector.md

难度：⭐⭐⭐☆☆
学习目标：理解引用计数和共享所有权

实现要点：

• 引用计数控制块
• 线程安全的引用计数
• 循环引用问题
• weak_ptr支持
• 自定义删除器

测试要点：

• 引用计数测试
• 所有权共享测试
• 线程安全测试
• 循环引用测试

实现位置：impl/shared_ptr/
文档位置：notes/shared_ptr.md

难度：⭐⭐⭐⭐☆
学习目标：理解类型擦除和多态

实现要点：

• 类型擦除技术
• 函数指针、lambda、成员函数统一包装
• 小对象优化（Small Object Optimization）
• 拷贝和移动语义

测试要点：

• 各种函数类型测试
• 性能测试
• 内存使用测试
• 异常安全测试

实现位置：impl/function/
文档位置：notes/function.md

难度：⭐⭐⭐⭐☆
学习目标：理解类型安全和运行时多态

实现要点：

• 类型擦除
• 内存管理
• 拷贝和移动语义
• 类型查询（cast操作）

测试要点：

• 基本功能测试
• 类型安全测试
• 内存管理测试
• 性能测试

实现位置：impl/any/
文档位置：notes/any.md

难度：⭐⭐⭐☆☆
学习目标：理解可选值和异常安全

实现要点：

• 联合体（union）存储
• 值语义
• 异常安全
• 操作符重载

测试要点：

• 基本功能测试
• 异常安全测试
• 性能测试
• 边界条件测试

实现位置：impl/optional/
文档位置：notes/optional.md

难度：⭐⭐⭐⭐☆
学习目标：理解变体类型和访问者模式

实现要点：

• 变体类型存储
• 类型安全访问
• 访问者模式
• 内存管理

测试要点：

• 类型安全测试
• 访问者模式测试
• 内存管理测试
• 异常安全测试

实现位置：impl/variant/
文档位置：notes/variant.md

难度：⭐⭐⭐⭐☆
学习目标：理解内存管理和性能优化

实现要点：

• 固定大小内存分配
• 内存块管理
• 线程安全设计
• 性能优化

测试要点：

• 内存分配测试
• 性能测试
• 线程安全测试
• 内存泄漏测试

实现位置：impl/memory_pool/
文档位置：notes/memory_pool.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解多线程和任务调度

实现要点：

• 线程管理
• 任务队列
• 任务调度策略
• 线程同步
• 异常处理

测试要点：

• 基本功能测试
• 性能测试
• 线程安全测试
• 异常处理测试

实现位置：impl/thread_pool/
文档位置：notes/thread_pool.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解IO多路复用和事件驱动

实现要点：

• epoll系统调用
• 事件驱动架构
• 定时器管理
• 异步IO处理

测试要点：

• 基本功能测试
• 性能测试
• 并发测试
• 内存泄漏测试

实现位置：impl/epoll_event_loop/
文档位置：notes/epoll_event_loop.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解分布式系统和网络编程

实现要点：

• 序列化/反序列化
• 网络通信
• 服务注册与发现
• 负载均衡
• 超时处理

测试要点：

• 基本功能测试
• 性能测试
• 网络异常测试
• 序列化测试

实现位置：impl/rpc_framework/
文档位置：notes/rpc_framework.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解解析器设计和状态机

实现要点：

• 词法分析
• 语法分析
• AST构建
• 错误处理
• 内存管理

测试要点：

• 解析正确性测试
• 性能测试
• 错误处理测试
• 内存泄漏测试

实现位置：impl/json_parser/
文档位置：notes/json_parser.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解正则表达式和有限状态机

实现要点：

• NFA/DFA构建
• 正则表达式解析
• 模式匹配算法
• 优化技术

测试要点：

• 基本功能测试
• 性能测试
• 边界条件测试
• 内存使用测试

实现位置：impl/regex_engine/
文档位置：notes/regex_engine.md

难度：⭐⭐⭐⭐⭐
学习目标：理解协程和异步编程

实现要点：

• 协程上下文切换
• 调度器设计
• 异步IO集成
• 内存管理

测试要点：

• 基本功能测试
• 性能测试
• 内存泄漏测试
• 并发测试

实现位置：impl/coroutine/
文档位置：notes/coroutine.md

1. unique_ptr - 理解智能指针基础
2. string - 掌握动态内存管理
3. vector - 学习容器设计模式

4. shared_ptr - 理解引用计数
5. optional - 学习可选值处理
6. function - 掌握类型擦除

7. any/variant - 理解变体类型
8. memory_pool - 学习内存优化
9. thread_pool - 掌握多线程编程

10. epoll_event_loop - 理解事件驱动
11. json_parser - 学习解析器设计
12. rpc_framework - 掌握分布式系统

13. regex_engine - 理解模式匹配
14. coroutine - 学习异步编程

完成时间: 2025年8月 完成状态: 完整的STL实现，包含所有核心组件

已实现组件:

• ✅ 基础工具: allocator, iterator, functional
• ✅ 序列容器: vector, list, deque
• ✅ 容器适配器: stack, queue, priority_queue
• ✅ 关联容器: set, multiset, map, multimap (红黑树实现)
• ✅ 无序容器: unordered_set, unordered_multiset, unordered_map, unordered_multimap (哈希表实现)
• ✅ 算法库: 完整的STL算法实现

技术亮点:

• 🚀 真正的重复元素支持: unordered_multiset 和 unordered_multimap 完全支持重复元素
• 🚀 哈希表优化: 实现了支持重复元素的哈希表 insert_multi_impl() 方法
• 🚀 完整测试覆盖: 17个测试文件，243个测试用例全部通过
• 🚀 红黑树实现: 完整的红黑树数据结构，支持所有关联容器
• 🚀 算法优化: 实现了排序、查找、堆算法等核心算法

项目位置: stl-impl/ 目录 详细文档: stl-impl/README.md

完成时间: 2025年8月 已实现组件:

• ✅ unique_ptr - 智能指针
• ✅ shared_ptr - 共享指针
• ✅ function - 函数包装器
• ✅ optional - 可选值容器
• ✅ any - 类型容器
• ✅ variant - 变体类型
• ✅ tuple - 元组类型
• ✅ thread - 线程库

测试状态: 所有组件都有完整的单元测试覆盖

• 每个公共函数都要有测试用例
• 覆盖正常流程和异常流程
• 边界条件必须测试
• 内存泄漏必须检测

• 多个组件协同工作测试
• 性能基准测试
• 压力测试
• 兼容性测试

• Google Test框架
• Valgrind内存检测
• GDB调试
• 性能分析工具

• 设计思路和原理说明
• 核心算法和数据结构
• 接口说明和使用示例
• 性能分析和优化建议
• 常见问题和解决方案

• 类和函数的详细注释
• 复杂算法的步骤说明
• 关键代码的逻辑解释
• 边界条件的处理说明

• GCC 7+ 或 Clang 6+
• C++17标准支持
• 警告级别：-Wall -Wextra -Werror

• CMake 3.10+
• 支持Debug和Release构建
• 自动化测试集成

• Google Test
• 线程库（pthread）
• 系统调用库

• 遵循C++核心准则
• 代码风格统一
• 无内存泄漏
• 无线程安全问题

• 时间复杂度符合预期
• 空间复杂度合理
• 无性能瓶颈
• 内存使用效率高

• 异常处理完善
• 边界条件处理
• 错误恢复能力
• 资源清理正确

这个C++造轮子项目涵盖了从基础到高级的多个重要组件，通过实际实现这些组件，可以深入理解C++的底层原理和设计模式。每个组件都遵循严格的质量标准，确保代码的正确性和性能。

已完成的主要项目:

• ✅ STL从零实现: 完整的STL库实现，包含所有核心容器和算法
• ✅ 基础组件实现: 包含智能指针、函数包装器、变体类型等核心组件

技术亮点:

• 🚀 真正的重复元素支持: unordered_multiset 和 unordered_multimap 完全支持重复元素
• 🚀 完整的测试覆盖: 17个测试文件，243个测试用例全部通过
• 🚀 高级数据结构: 红黑树、哈希表等核心数据结构实现
• 🚀 现代C++特性: 模板编程、移动语义、异常安全等

通过这个项目，你将掌握：

• C++高级特性和设计模式
• 内存管理和性能优化
• 多线程和并发编程
• 系统编程和网络编程
• 解析器和编译器技术
• 数据结构和算法实现
• 软件工程最佳实践

记住，小步快跑，测试驱动是这个项目的核心理念，确保每一步都走得扎实，最终才能构建出高质量的C++组件库。