容器

1 简介

新标准库的容器壁使用原始的数组实现的数据结构要快很多。经过了精心的优化。

确定使用哪种容器

  1. 除非有明确的理由，否则使用vector
  2. 随机元素访问vector或deque
  3. 容器中间插入或者插入元素list、forward_list
  4. 头尾插入元素，使用deque
  5. 可以在输入阶段随机插入的时候使用list，然后将复制好的放到vector中加速访问。

C++ STL容器的实现

C++ STL容器概览

2 容器通用操作

2.0 容器统一的操作

主要包括六类

  1. 构造函数(默认初始化、复制初始化、迭代器初始化、列表初始化)
  2. 赋值交换（c1=c2,c1={},assign,swap）
  3. 容器大小（size,max_size,empty）
  4. 插入删除（insert,emplace,erase，clear）
  5. 关系运算（六种关系）
  6. 迭代器（八个迭代器begin,end,cbegin,cend,rbegin,rend,crbegin,crend）

2.1 构造函数

  • 共5+3=8种容器的初始化方法。
方法 说明
container c 默认初始化。默认构造函数。
container c() 值初始化。默认构造函数。
container c(c1) 直接初始化。普通构造函数。
container c=c2 拷贝初始化。拷贝构造函数。
container c{a,b,c,} container c={a,b,c,} 列表地初始化。使用元素类型，初始化元素类型。对于没有初始化的元素，调用值初始化。
container c(iterator begin,iterator end) 迭代器初始化。使用迭代器指向的范围内的元素进行初始化。
seq_container seq(n) 顺序容器特有的初始化。创建包含n个元素的顺序容器，每个元素进行值初始化。
seq_container seq(n,t) 顺序容器特有的初始化。创建包含n个t元素的顺序容器。每个元素都是t的copy。

2.2 赋值交换

  • 总共六个赋值交换函数。其中赋值为copy赋值。而不是引用copy。容器键的元素不会相互影响。
方法 说明
c1=c2 将c1中的元素替换为c2的copy。
c={a,b,c,} 将c1中的元素替换为列表中元素的copy
swap(c1,c2) 交换c1，c2容器中所有的元素。
c1.swap(c2) 交换c1，c2容器中的所有元素。
seq.assign({a,b,c,}) 将seq中的元素替换为储值列表中的元素。
seq.assign(iterator begin,iterator end) 将seq中的元素替换为迭代器指向的范围内的元素。
seq.assign(n,t) 将seq中的元素替换为n个值为t的元素

2.3 容器大小

方法 说明
int size() 返回容器中元素的数目
bool empty() 当size为0是返回true
int maxsize() 返回容器所能容纳的最大元素数的值。

2.4 插入删除

方法 说明
insert() 插入对象
emplace() 元素初始化插入
erase() 删除指定元素
clear() 清空

2.5 关系运算

  • 容器支持相等和不等的运算。== !=
  • 除了无序关联容器，都支持关系运算(> < >= <=)
  • 必须是相同各类型的容器，且元素类型相同才能比较。

2.6 迭代器

方法 说明
begin(),end() 一组迭代器。用来从前到后遍历元素。可以修改元素。
cbegin(),cend() 一组迭代器。用来从前到后遍历元素。不可以修改元素。
rbegin(),rend() 尾后迭代器。用来从后到前遍历元素。可以修改元素。
crbegin(),crend() 尾后迭代器。用来从后到前遍历元素。不可以修改元素。

3 容器的容量问题

vector的存储

  • vector将元素连续存储
  • 容器会申请多余的内存空间以应对可能的元素增长。防止每次添加元素后，需要重新分配内存空间。性能会很慢。

管理容量的成员函数

容器删除问题

  1. 对于序列容器vector,deque来说，使用erase(itertor)后，后边的每个元素的迭代器都会失效，但是后边每个元素都会往前移动一个位置，但是erase会返回下一个有效的迭代器；
  2. 对于关联容器map set来说，使用了erase(iterator)后，当前元素的迭代器失效，但是其结构是红黑树，删除当前元素的，不会影响到下一个元素的迭代器，所以在调用erase之前，记录下一个元素的迭代器即可。
  3. 对于list来说，它使用了不连续分配的内存，并且它的erase方法也会返回下一个有效的iterator，因此上面两种正确的方法都可以使用。