大家好，又见面了，我是全栈君。
last modified time：2014-11-9 14:07:00
bullet 是一款开源物理引擎，它提供了碰撞检測、重力模拟等功能，非常多3D游戏、3D设计软件（如3D Mark）使用它作为物理引擎。
作为物理引擎，对性能的要求是非常苛刻的；bullet项目之所以可以发展到今天，非常大程度取决于它在性能上优异的表现。
翻阅bullet的源代码就能看到非常多源代码级别的优化。本文将介绍的HashMap就是一个典例。
bullet项目首页：http://bulletphysics.org/
注：bullet非常多函数定义了Debug版和Release版两个版本号。本文仅以Release版为例。
btAlignedAllocator的接口定义
btAlignedAllocator是bullet定义的一个内存分配器接口，bullet的其它数据结构都使用它来管理内存。btAlignedAllocator的定义和STL的allocator（下面称std::allocator）类似：
代码语言：javascript复制///The btAlignedAllocator is a portable class for aligned memory allocations.
///Default implementations for unaligned and aligned allocations can be overridden by a custom allocator
// using btAlignedAllocSetCustom and btAlignedAllocSetCustomAligned.
template < typename T , unsigned Alignment >
class btAlignedAllocator {
typedef btAlignedAllocator< T , Alignment > self_type;
public:
//just going down a list:
btAlignedAllocator() {}
/*
btAlignedAllocator( const self_type & ) {}
*/
template < typename Other >
btAlignedAllocator( const btAlignedAllocator< Other , Alignment > & ) {}
typedef const T* const_pointer;
typedef const T& const_reference;
typedef T* pointer;
typedef T& reference;
typedef T value_type;
pointer address ( reference ref ) const { return &ref; }
const_pointer address ( const_reference ref ) const { return &ref; }
pointer allocate ( size_type n , const_pointer * hint = 0 ) {
(void)hint;
return reinterpret_cast< pointer >(btAlignedAlloc( sizeof(value_type) * n , Alignment ));
}
void construct ( pointer ptr , const value_type & value ) { new (ptr) value_type( value ); }
void deallocate( pointer ptr ) {
btAlignedFree( reinterpret_cast< void * >( ptr ) );
}
void destroy ( pointer ptr ) { ptr->~value_type(); }
template < typename O > struct rebind {
typedef btAlignedAllocator< O , Alignment > other;
};
template < typename O >
self_type & operator=( const btAlignedAllocator< O , Alignment > & ) { return *this; }
friend bool operator==( const self_type & , const self_type & ) { return true; }
};与std::allocator类似。btAlignedAllocator的allocate和deallocate分别负责申请和释放内存空间，以release版编译的btAlignedAlloc/btAlignedFree分别为：
代码语言：javascript复制 void* btAlignedAllocInternal (size_t size, int alignment);
void btAlignedFreeInternal (void* ptr);
#define btAlignedAlloc(size,alignment) btAlignedAllocInternal(size,alignment)
#define btAlignedFree(ptr) btAlignedFreeInternal(ptr)而btAlignedAllocInternal/btAlignedFreeInternal及其定制化的实现为：
代码语言：javascript复制static btAlignedAllocFunc *sAlignedAllocFunc = btAlignedAllocDefault;
static btAlignedFreeFunc *sAlignedFreeFunc = btAlignedFreeDefault;
void btAlignedAllocSetCustomAligned(btAlignedAllocFunc *allocFunc, btAlignedFreeFunc *freeFunc)
{
sAlignedAllocFunc = allocFunc ? allocFunc : btAlignedAllocDefault;
sAlignedFreeFunc = freeFunc ? freeFunc : btAlignedFreeDefault;}void* btAlignedAllocInternal (size_t size, int alignment){ gNumAlignedAllocs ; // 和gNumAlignedFree结合用来检查内存泄露 void* ptr; ptr = sAlignedAllocFunc(size, alignment);// printf("btAlignedAllocInternal %d, %xn",size,ptr); return ptr;}void btAlignedFreeInternal (void* ptr){ if (!ptr) { return; } gNumAlignedFree ; // 和gNumAlignedAllocs 结合用来检查内存泄露// printf("btAlignedFreeInternal %xn",ptr); sAlignedFreeFunc(ptr);}如上，bullet内存分配的定制操作并不复杂。仅仅需调用下面两个函数就可以：
代码语言：javascript复制// The developer can let all Bullet memory allocations go through a custom memory allocator, using btAlignedAllocSetCustom
void btAlignedAllocSetCustom(btAllocFunc *allocFunc, btFreeFunc *freeFunc);
// If the developer has already an custom aligned allocator, then btAlignedAllocSetCustomAligned can be used.
// The default aligned allocator pre-allocates extra memory using the non-aligned allocator, and instruments it.
void btAlignedAllocSetCustomAligned(btAlignedAllocFunc *allocFunc, btAlignedFreeFunc *freeFunc);不管是否定制自己的Alloc/Free（或AllignedAlloc/AlignedFree），bullet内的其它数据结构都使用btAlignedAllocator作为内存分配（回收）的接口。随后将会看到。btAlignedAllocator的定制化设计与std::allocator的不同。文末具体讨论。
btAlignedAllocator的内存对齐
btAlignedAllocator除了定制化与std::allocator不同外，还添加了内存对齐功能（从它的名字也能看得出来）。
继续查看btAlignedAllocDefault/btAlignedFreeDefault的定义（btAlignedAllocator.{h|cpp}）能够看到：
代码语言：javascript复制#if defined (BT_HAS_ALIGNED_ALLOCATOR)
#include <malloc.h>
static void *btAlignedAllocDefault(size_t size, int alignment)
{
return _aligned_malloc(size, (size_t)alignment); // gcc 提供了
}
static void btAlignedFreeDefault(void *ptr)
{
_aligned_free(ptr);
}
#elif defined(__CELLOS_LV2__)
#include <stdlib.h>
static inline void *btAlignedAllocDefault(size_t size, int alignment)
{
return memalign(alignment, size);
}
static inline void btAlignedFreeDefault(void *ptr)
{
free(ptr);
}
#else // 当前编译环境没有 对齐的（aligned）内存分配函数
static inline void *btAlignedAllocDefault(size_t size, int alignment)
{
void *ret;
char *real;
real = (char *)sAllocFunc(size sizeof(void *) (alignment-1)); // 1. 多分配一点内存
if (real) {
ret = btAlignPointer(real sizeof(void *),alignment); // 2. 指针调整
*((void **)(ret)-1) = (void *)(real); // 3. 登记实际地址
} else {
ret = (void *)(real);
}
return (ret);
}
static inline void btAlignedFreeDefault(void *ptr)
{
void* real;
if (ptr) {
real = *((void **)(ptr)-1); // 取出实际内存块 地址
sFreeFunc(real);
}
}
#endifbullet本身也实现了一个对齐的（aligned）内存分配函数。在系统没有对齐的内存分配函数的情况下，也能保证btAlignedAllocator::acllocate返回的地址是按特定字节对齐的。
以下就来分析btAlignedAllocDefault / btAlignedFreeDefault是怎样实现aligned allocation / free的。sAllocFunc/sFreeFunc的定义及初始化：
代码语言：javascript复制static void *btAllocDefault(size_t size)
{
return malloc(size);
}
static void btFreeDefault(void *ptr)
{
free(ptr);
}
static btAllocFunc *sAllocFunc = btAllocDefault;
static btFreeFunc *sFreeFunc = btFreeDefault;bullet同一时候提供了，AllocFunc/FreeFunc的定制化：
代码语言：javascript复制void btAlignedAllocSetCustom(btAllocFunc *allocFunc, btFreeFunc *freeFunc)
{
sAllocFunc = allocFunc ? allocFunc : btAllocDefault;
sFreeFunc = freeFunc ? freeFunc : btFreeDefault;
}默认情况下sAllocFunc/sFreeFunc就是malloc/free，btAlignedAllocDefault中可能令人疑惑的是——为什么要多分配一点内存？后面的btAlignPointer有什么用？
再来看看bullet是怎样实现指针对齐的（btScalar.h）：
代码语言：javascript复制///align a pointer to the provided alignment, upwards
template <typename T>T* btAlignPointer(T* unalignedPtr, size_t alignment)
{
struct btConvertPointerSizeT
{
union
{
T* ptr;
size_t integer;
};
};
btConvertPointerSizeT converter;
const size_t bit_mask = ~(alignment - 1);
converter.ptr = unalignedPtr;
converter.integer = alignment-1;
converter.integer &= bit_mask;
return converter.ptr;
}接下来分析btAlignPointer是怎样调整指针的？
实际调用btAlignPointer时，使用的alignment都是2的指数。如btAlignedObjectArray使用的是16，以下就以16进行分析。
先如果unalignedPtr是alignment（16）的倍数，则converter.integer = alignment-1; 再 converter.integer &= bit_mask之后，unalignedPtr的值不变。还是alignment（16）的倍数。
再如果unalignedPtr不是alignment（16）的倍数，则converter.integer = alignment-1; 再converter.integer &= bit_mask之后。unalignedPtr的值将被上调到alignment（16）的倍数。
所以btAlignPointer可以将unalignedPtr对齐到alignment倍数。】
明确了btAlignPointer的作用。自然可以明确btAlignedAllocDefault中为什么多申请一点内存，申请的大小是size sizeof(void *) (alignment-1)：
假设sAllocFunc返回的地址已经依照alignment对齐，则sizeof(void*)和sizeof(alignment-1)及btAlignedAllocDefault的返回值关系例如以下图所看到的：
void*前面的alignment-sizeof(void*)字节和尾部的sizeof(size)-1字节的内存会被浪费，只是非常小（相对内存条而言）管他呢。
假设sAllocFunc返回的地址没能按alignment对齐，则sizeof(void*)和sizeof(alignment-1)及btAlignedAllocDefault的返回值关系例如以下图所看到的：
PS: 顺便一提，为什么须要内存对齐？简单地说。依照机器字长倍数对齐的内存。CPU訪问的速度更快；详细来说，则要依据详细CPU和总线控制器的厂商文档来讨论的，那将涉及非常多平台、硬件细节，所以本文不正确该话题着墨太多。
btAlignedObjectArray——bullet的动态数组
btAlignedObjectArray的作用与STL的vector类似（下面称std::vector），都是动态数组。btAlignedObjectArray的数据成员（data member）声明例如以下：
代码语言：javascript复制template <typename T>
class btAlignedObjectArray
{
btAlignedAllocator<T , 16> m_allocator; // 没有data member。不会添加内存
int m_size;
int m_capacity;
T* m_data;
//PCK: added this line
bool m_ownsMemory;
// ... 省略
};btAlignedObjectArray同一时候封装了QuickSort。HeapSort。BinarySearch，LinearSearch函数，可用于排序、查找，btAlignedObjectArray的全部成员函数（member function）定义例如以下：
代码语言：javascript复制template <typename T>
//template <class T>
class btAlignedObjectArray
{
btAlignedAllocator<T , 16> m_allocator;
int m_size;
int m_capacity;
T* m_data;
//PCK: added this line
bool m_ownsMemory;
#ifdef BT_ALLOW_ARRAY_COPY_OPERATOR
public:
SIMD_FORCE_INLINE btAlignedObjectArray<T>& operator=(const btAlignedObjectArray<T> &other);
#else//BT_ALLOW_ARRAY_COPY_OPERATOR
private:
SIMD_FORCE_INLINE btAlignedObjectArray<T>& operator=(const btAlignedObjectArray<T> &other);
#endif//BT_ALLOW_ARRAY_COPY_OPERATOR
protected:
SIMD_FORCE_INLINE int allocSize(int size);
SIMD_FORCE_INLINE void copy(int start,int end, T* dest) const;
SIMD_FORCE_INLINE void init();
SIMD_FORCE_INLINE void destroy(int first,int last);
SIMD_FORCE_INLINE void* allocate(int size);
SIMD_FORCE_INLINE void deallocate();
public:
btAlignedObjectArray();
~btAlignedObjectArray();
///Generally it is best to avoid using the copy constructor of an btAlignedObjectArray,
// and use a (const) reference to the array instead.
btAlignedObjectArray(const btAlignedObjectArray& otherArray);
/// return the number of elements in the array
SIMD_FORCE_INLINE int size() const;
SIMD_FORCE_INLINE const T& at(int n) const;
SIMD_FORCE_INLINE T& at(int n);
SIMD_FORCE_INLINE const T& operator[](int n) const;
SIMD_FORCE_INLINE T& operator[](int n);
///clear the array, deallocated memory. Generally it is better to use array.resize(0),
// to reduce performance overhead of run-time memory (de)allocations.
SIMD_FORCE_INLINE void clear();
SIMD_FORCE_INLINE void pop_back();
///resize changes the number of elements in the array. If the new size is larger,
// the new elements will be constructed using the optional second argument.
///when the new number of elements is smaller, the destructor will be called,
// but memory will not be freed, to reduce performance overhead of run-time memory (de)allocations.
SIMD_FORCE_INLINE void resizeNoInitialize(int newsize);
SIMD_FORCE_INLINE void resize(int newsize, const T& fillData=T());
SIMD_FORCE_INLINE T& expandNonInitializing( );
SIMD_FORCE_INLINE T& expand( const T& fillValue=T());
SIMD_FORCE_INLINE void push_back(const T& _Val);
/// return the pre-allocated (reserved) elements, this is at least
// as large as the total number of elements,see size() and reserve()
SIMD_FORCE_INLINE int capacity() const;
SIMD_FORCE_INLINE void reserve(int _Count);
class less
{ public:
bool operator() ( const T& a, const T& b ) { return ( a < b ); }
};
template <typename L>
void quickSortInternal(const L& CompareFunc,int lo, int hi);
template <typename L>
void quickSort(const L& CompareFunc);
///heap sort from http://www.csse.monash.edu.au/~lloyd/tildeAlgDS/Sort/Heap/
template <typename L>
void downHeap(T *pArr, int k, int n, const L& CompareFunc);
void swap(int index0,int index1);
template <typename L>
void heapSort(const L& CompareFunc);
///non-recursive binary search, assumes sorted array
int findBinarySearch(const T& key) const;
int findLinearSearch(const T& key) const;
void remove(const T& key);
//PCK: whole function
void initializeFromBuffer(void *buffer, int size, int capacity);
void copyFromArray(const btAlignedObjectArray& otherArray);
};btAlignedObjectArray和std::vector类似。各成员函数的详细实现这里不再列出。
std::unordered_map的内存布局
btHashMap的内存布局与我们常见的HashMap的内存布局截然不同。为了和btHashMap的内存布局对照，这里先介绍一下std::unordered_map的内存布局。
GCC中std::unordered_map仅是对_Hahstable的简单包装。_Hashtable的数据成员定义例如以下：
代码语言：javascript复制 __bucket_type* _M_buckets;
size_type _M_bucket_count;
__before_begin _M_bbegin;
size_type _M_element_count;
_RehashPolicy _M_rehash_policy;当中。size_type为std::size_t的typedef；而_RehashPlolicy是详细的策略类，仅仅有成员函数定义，没有数据成员（这是一种被称作Policy Based的设计范式。详细可參阅《Modern C Design》，中译本名为《C 设计新思维》。由侯捷先生翻译）。
继续跟踪_bucket_type，能够看到（_Hashtable）：
代码语言：javascript复制 using __bucket_type = typename __hashtable_base::__bucket_type;和（__hashtable_base）：
代码语言：javascript复制 using __node_base = __detail::_Hash_node_base;
using __bucket_type = __node_base*;至此。才知道_M_buckets的类型为：_Hash_node_base**
继续追踪。能够看到_Hash_node_base的定义：
代码语言：javascript复制 /**
* struct _Hash_node_base
*
* Nodes, used to wrap elements stored in the hash table. A policy
* template parameter of class template _Hashtable controls whether
* nodes also store a hash code. In some cases (e.g. strings) this
* may be a performance win.
*/
struct _Hash_node_base
{
_Hash_node_base* _M_nxt;
_Hash_node_base() : _M_nxt() { }
_Hash_node_base(_Hash_node_base* __next) : _M_nxt(__next) { }
};从_Hashtable::_M_buckets（二维指针）和_Hash_node_base的_M_nxt的类型（指针）。能够推測Hashtable的内存布局——buckets数组存放hash值同样的node链表的头指针，每一个bucket上挂着一个链表。
继续看__before_begin的类型（_Hashtable）：
代码语言：javascript复制 using __before_begin = __detail::_Before_begin<_Node_allocator_type>;继续跟踪：
代码语言：javascript复制 /**
* This type is to combine a _Hash_node_base instance with an allocator
* instance through inheritance to benefit from EBO when possible.
*/
template<typename _NodeAlloc>
struct _Before_begin : public _NodeAlloc
{
_Hash_node_base _M_node;
_Before_begin(const _Before_begin&) = default;
_Before_begin(_Before_begin&&) = default;
template<typename _Alloc>
_Before_begin(_Alloc&& __a)
: _NodeAlloc(std::forward<_Alloc>(__a))
{ }
};依据对STL双链表std::list的了解，能够推測Berfore_begin的作用，非常可能和双链表的“头部的多余的一个节点”类似，仅仅是为了方便迭代器（iterator）迭代，通过_Hashtable::begin()能够得到验证：
代码语言：javascript复制 iterator
begin() noexcept
{ return iterator(_M_begin()); }
__node_type*
_M_begin() const
{ return static_cast<__node_type*>(_M_before_begin()._M_nxt); }
const __node_base&
_M_before_begin() const
{ return _M_bbegin._M_node; }实际存放Value的node类型为以下两种的当中一种（按Hash_node_base的凝视，Key为string时可能会用第一种，以提升性能）：
代码语言：javascript复制 /**
* Specialization for nodes with caches, struct _Hash_node.
*
* Base class is __detail::_Hash_node_base.
*/
template<typename _Value>
struct _Hash_node<_Value, true> : _Hash_node_base
{
_Value _M_v;
std::size_t _M_hash_code;
template<typename... _Args>
_Hash_node(_Args&&... __args)
: _M_v(std::forward<_Args>(__args)...), _M_hash_code() { }
_Hash_node*
_M_next() const { return static_cast<_Hash_node*>(_M_nxt); }
};
/**
* Specialization for nodes without caches, struct _Hash_node.
*
* Base class is __detail::_Hash_node_base.
*/
template<typename _Value>
struct _Hash_node<_Value, false> : _Hash_node_base
{
_Value _M_v;
template<typename... _Args>
_Hash_node(_Args&&... __args)
: _M_v(std::forward<_Args>(__args)...) { }
_Hash_node*
_M_next() const { return static_cast<_Hash_node*>(_M_nxt); }
};以下通过insert源代码的追踪，证实我们对hashtable内存布局的猜想：
_Hashtable::insert：
代码语言：javascript复制 template<typename _Pair, typename = _IFconsp<_Pair>>
__ireturn_type
insert(_Pair&& __v)
{
__hashtable& __h = this->_M_conjure_hashtable();
return __h._M_emplace(__unique_keys(), std::forward<_Pair>(__v));
}_Hashtable::_M_emplace（返回值类型写得太复杂，已删除）：
代码语言：javascript复制 _M_emplace(std::true_type, _Args&&... __args)
{
// First build the node to get access to the hash code
__node_type* __node = _M_allocate_node(std::forward<_Args>(__args)...); // 申请链表节点 __args为 pair<Key, Value> 类型
const key_type& __k = this->_M_extract()(__node->_M_v); // 从节点中抽取 key
__hash_code __code;
__try
{
__code = this->_M_hash_code(__k);
}
__catch(...)
{
_M_deallocate_node(__node);
__throw_exception_again;
}
size_type __bkt = _M_bucket_index(__k, __code); // 寻找buckets上的相应hash code相应的index
if (__node_type* __p = _M_find_node(__bkt, __k, __code)) // 在bucket所指链表上找到实际节点
{
// There is already an equivalent node, no insertion
_M_deallocate_node(__node);
return std::make_pair(iterator(__p), false);
}
// Insert the node
return std::make_pair(_M_insert_unique_node(__bkt, __code, __node),
true);
}_Hashtable::_M_find_node：
代码语言：javascript复制 __node_type*
_M_find_node(size_type __bkt, const key_type& __key,
__hash_code __c) const
{
__node_base* __before_n = _M_find_before_node(__bkt, __key, __c);
if (__before_n)
return static_cast<__node_type*>(__before_n->_M_nxt);
return nullptr;
}_Hashtable::_M_find_before_node（返回值类型写得太复杂，已删除）：
代码语言：javascript复制 _M_find_before_node(size_type __n, const key_type& __k,
__hash_code __code) const
{
__node_base* __prev_p = _M_buckets[__n]; // 取出头指针
if (!__prev_p)
return nullptr;
__node_type* __p = static_cast<__node_type*>(__prev_p->_M_nxt);
for (;; __p = __p->_M_next()) // 遍历链表
{
if (this->_M_equals(__k, __code, __p)) // key匹配？
return __prev_p;
if (!__p->_M_nxt || _M_bucket_index(__p->_M_next()) != __n)
break;
__prev_p = __p;
}
return nullptr;
}看到_Hashtable::_M_find_before_node的代码，就验证了此前我们对于Hashtable内存布局的猜想：这和SGI hash_map的实现体hashtable的内存布局同样（详情可參考《STL源代码剖析》，侯捷先生著）。
（PS：追踪起来并不轻松，能够借助Eclipse等集成开发环境进行）
比如，std::unordered_map<int, int*>背后的Hashtable的一种可能的内存布局例如以下：
std::unordered_map的内存布局是大多数<数据结构>、<算法>类教材给出的“标准做法”，也是比較常见的实现方法。
btHashMap
btHashMap的内存布局。与“标准做法”截然不同。例如以下可见btHashMap的数据成员（data member）定义：
代码语言：javascript复制template <class Key, class Value>
class btHashMap
{
protected:
btAlignedObjectArray<int> m_hashTable;
btAlignedObjectArray<int> m_next;
btAlignedObjectArray<Value> m_valueArray;
btAlignedObjectArray<Key> m_keyArray;
// ... 省略
};能够看到，btHashMap的将buckets和key, value全放在一起。它的内存布局可能例如以下：
依据命名。能够推測：
m_keyArray和m_valueArray分别存放key和value；
m_next的作用应该是存放k/v array的index，以此形成链表。
m_hashTable的作用应该和前面_M_bukets所指向的数组类似，作为表头；
以下通过分析btHashMap的几个方法，来对这几个推測一一验证。
btHashMap::findIndex
以下来看看btHashMap::findIndex的实现：
代码语言：javascript复制 int findIndex(const Key& key) const
{
unsigned int hash = key.getHash() & (m_valueArray.capacity()-1); // 依赖 Key::getHash()
if (hash >= (unsigned int)m_hashTable.size())
{
return BT_HASH_NULL;
}
int index = m_hashTable[hash]; // index相当于unordered_map的buckets[hash]的链表头指针
while ((index != BT_HASH_NULL) && key.equals(m_keyArray[index]) == false) // 遍历链表。直到匹配，依赖 Key::equals(Key)
{
index = m_next[index];
}
return index;
}btHashMap::findIndex用到了m_hashTable。m_keyArray，m_next，能够看出：
m_hashTable的作用确实类似于unordered_map的buckets数组；
m_keyArray确实是存放了key；
m_next[i]确实类似于unordered_map链表节点的next指针。
btHashMap::insert
接下来看看btHashMap::insert：
代码语言：javascript复制 void insert(const Key& key, const Value& value) {
int hash = key.getHash() & (m_valueArray.capacity()-1);
//replace value if the key is already there
int index = findIndex(key); // 找到了<Key, Value>节点
if (index != BT_HASH_NULL)
{
m_valueArray[index]=value; // 找到了，更行value
return;
}
int count = m_valueArray.size(); // 当前已填充数目
int oldCapacity = m_valueArray.capacity();
m_valueArray.push_back(value); // value压入m_valueArray的尾部，capacity可能增长
m_keyArray.push_back(key); // key压入m_keyArray的尾部
int newCapacity = m_valueArray.capacity();
if (oldCapacity < newCapacity)
{
growTables(key); // 假设增长。调整其余两个数组的大小。并调整头指针所在位置
//hash with new capacity
hash = key.getHash() & (m_valueArray.capacity()-1);
}
m_next[count] = m_hashTable[hash]; // 连同下一行，将新节点插入 m_hashTable[hash]链表头部
m_hashTable[hash] = count;
}这里验证了：m_valueArray存放的确实是value。
btHashMap::remove
btHashMap与普通Hash表的差别在于，它可能要自己管理节点内存；比方，中间节点remove掉之后。怎样保证下次insert可以复用节点内存？通过btHashMap::remove可以知道bullet是怎样实现的：
代码语言：javascript复制 void remove(const Key& key) {
int hash = key.getHash() & (m_valueArray.capacity()-1);
int pairIndex = findIndex(key); // 找到<Key, Value>的 index
if (pairIndex ==BT_HASH_NULL)
{
return;
}
// Remove the pair from the hash table.
int index = m_hashTable[hash]; // 取出头指针
btAssert(index != BT_HASH_NULL);
int previous = BT_HASH_NULL;
while (index != pairIndex) // 找index的前驱
{
previous = index;
index = m_next[index];
}
if (previous != BT_HASH_NULL) // 将当前节点从链表上删除
{
btAssert(m_next[previous] == pairIndex);
m_next[previous] = m_next[pairIndex]; // 当前节点位于链表中间
}
else
{
m_hashTable[hash] = m_next[pairIndex]; // 当前节点是链表第一个节点
}
// We now move the last pair into spot of the
// pair being removed. We need to fix the hash
// table indices to support the move.
int lastPairIndex = m_valueArray.size() - 1;
// If the removed pair is the last pair, we are done.
if (lastPairIndex == pairIndex) // 假设<Key, Value>已经是array的最后一个元素。则pop_back将减小size（capacity不变）
{
m_valueArray.pop_back();
m_keyArray.pop_back();
return;
}
// Remove the last pair from the hash table. 将最后一个<Key, Value>对从array上移除
int lastHash = m_keyArray[lastPairIndex].getHash() & (m_valueArray.capacity()-1);
index = m_hashTable[lastHash];
btAssert(index != BT_HASH_NULL);
previous = BT_HASH_NULL;
while (index != lastPairIndex)
{
previous = index;
index = m_next[index];
}
if (previous != BT_HASH_NULL)
{
btAssert(m_next[previous] == lastPairIndex);
m_next[previous] = m_next[lastPairIndex];
}
else
{
m_hashTable[lastHash] = m_next[lastPairIndex];
}
// Copy the last pair into the remove pair's spot. 将最后一个<Key, Value>复制到移除pair的空当处
m_valueArray[pairIndex] = m_valueArray[lastPairIndex];
m_keyArray[pairIndex] = m_keyArray[lastPairIndex];
// Insert the last pair into the hash table , 将移除节点插入到m_hashTable[lastHash]链表的头部
m_next[pairIndex] = m_hashTable[lastHash];
m_hashTable[lastHash] = pairIndex;
m_valueArray.pop_back();
m_keyArray.pop_back();
}内存紧密（连续）的优点
btHashMap的这样的设计。可以保证整个Hash表内存的紧密（连续）性。而这样的连续性的优点主要在于：
第一，能与数组（指针）式API兼容。比方非常多OpenGL API。由于存在btHashMap内的Value和Key在内存上都是连续的。所以这一点非常好理解；
第二，保证了cache命中率（表元素较少时）。因为普通链表的节点内存是在每次须要时才申请的，所以基本上不会连续。通常不在同样内存页。所以，即便是短时间内多次訪问链表节点，也可能因为节点内存分散造成不能将全部节点放入cache。从而导致訪问速度的下降；而btHashMap的节点内存始终连续，因而保证较高的cache命中率，能带来一定程度的性能提升。
btAlignedAllocator点评
btAlignedAllocator定制化接口与std::allocator全然不同。std::allocator的思路是：首先实现allocator，然后将allocator作为模板參数写入详细数据结构上，如vector<int, allocator<int> >；
这样的方法尽管能够实现“定制化”，但存在着一定的问题：
第一，因为全部标准库的allcoator用的都是std::allocator。假设你使用了第二种allocator，程序中就可能存在不止一种类型的内存管理方法一起工作的局面；特别是当标准库使用的是SGI 当年实现的“程序退出时才归还全部内存的”allocator（详细可參阅《STL源代码剖析》）时，内存争用是不可避免的。
第二。这样的设计无形中添加了编码和调试的复杂性。相信调试过gcc STL代码的人深有体会。
而btAlignedAllocator则全然不存在这种问题：
第一。它的allocate/deallocate行为通过全局的函数指针代理实现，不可能存在同一时候有两个以上的类型底层管理内存的方法。
第二。使用btAlignedAllocator的数据结构，其模板參数相对简单。编码、调试的复杂性自然也减少了。
本人拙见，STL有点过度设计了。尽管Policy Based的设计可以带来灵活性，但代码的可读性下降了非常多（也许开发glibc 的那群人没打算让别人看他们的代码☺）。
扩展阅读
文中提到了两本书：
《Modern C Design》（中译本名为《C 设计新思维》。侯捷先生译）。该书仔细描写叙述了Policy Based Design。
《STL源代码剖析》（侯捷先生著）。该书具体剖析了SGI hashtable的实现。
本文所讨论的源代码版本号：
bullet 2.81
gcc 4.6.1（MinGW）
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