【C++】《C++标准程序库》小结第六章（容器）

总论

1、容器中的元素，必须具备以下条件：

a)             可以复制，有复制构造、operator=函数（这两个标准上都要求必须写）。因为容器添加的元素是复制的副本，这时候改变任何一个，都不会影响另外一个，故auto_ptr是不可用的。有时候为了节约成本，或者就是希望改变容器元素来相应改变原来的数据，可以放入原始数据的指针，不过一个巨大的问题就是很容易发生资源泄露，所以Effective C++强烈推荐用智能指针代替，如在VS2008sp1版本中使用vector<std::tr1::shared_ptr<Widget>>，注意为了兼顾旧标准，后面两个> 号之间打上空格；C++11标准则不需要添加tr1前缀，两个>号不需要刻意打空格。

b)            可以通过assign之类的赋值函数，在初始化的时候就完成构造。

c)             能够正常析构，不能抛出异常，否则发生资源泄露。

 

2、请注意如果容器如果放的是指针或者引用，不要出现循环引用。由于指针可以拷贝，最好不要复制指针，不然数据被谁改了你都不知道。

 

3、vector内部由于是连续的，故可以这样用： memset(&vec[0],0, sizeof(type) * vec.size())。编译不会报错，也是有用的，不过安全性堪忧……你觉得没问题就这样做吧，真正的大牛可不认同。

 

4、STL的设计原则是尽量不抛出异常。正常使用情况下，STL不会发生资源泄露。

 

5、经试验，64位环境下面，vector::max_size()远远超过了40亿，可以说支持2的64次方个数据。这说明返回的内部通用字符是_int64而不是unsignedint。

 

6、swap有很好的优化性能，且原则上不允许抛出异常，防止资源泄露。在STLport这个第三方STL库中，对vector容器进行swap只需要交换内部指针。copy-and-swap技术就是看中了这点，先拷贝一个临时变量，然后swap到目标变量，节约了从临时变量复制数据到目标变量，然后再销毁临时变量这两步操作。

 

7、vector:对于vector赋值方式中，assign的速度是最快的，其次是resize以后用copy算法赋值，而最先能够想到的赋值操作符operator=，速度却并不快，只能够排名第三，目前还不知道这是为什么，采用插入迭代器再用copy的方式是速度最慢的一种。

list:对于list赋值，赋值操作符operator=的速度是最快的，其次是assign，然后是采用resize的copy，最后一位同样是采用插入迭代子方式的copy。

 

8、外部的remove等函数，并不能能删除容器元素。只有容器本身的erase函数才能删除自身的元素！！！这是STL的约定，外部函数不能过多干涉容器，只有容器自身的函数能对自身修改负责，为了安全与设计考虑。

vector

1、内存绝对连续，你可以直接当成数组。

2、绝大多数情况下，如果没有特殊考虑，果断使用vector。

3、vector：：push_back()函数添加元素很高效，使用了“分期摊还”技术，大多数情况即使使用了reserve或者resize空间，性能也没很大提升，直接用push_back()就行了。当有大量数据要push_back时，先进行vector::reserve()会在一定程度上提高效率。

4、clear()可以清空所有元素。但是即使clear()，所占用的内存空间依然还在，可以使用第5条的方法销毁残留内存。如果要求空间能够动态缩小，可以考虑使用deque。

5、在《effective STL》和其实很多C++文章中都有指明，用clear()无法保证内存回收。但是swap技法可以。具体方法如下所示：

vector<int>nums;

nums.push_back(1);nums.push_back(1);nums.push_back(2);nums.push_back(2);

vector<int>().swap(nums);//或者nums.swap(vector<int>())；

swap技法就是通过交换函数swap（），使得vector离开其自身的作用域，从而强制释放vector所占的内存空间。

 

6、上面是回收空间，这个是缩减预留空间，当然效率肯定是低了。

{

std::vector<T> tmp(v);

v.swap(tmp);

}//大括号用来析构tmp

 

//或者

vector<T>(v).swap(v)

 

7、很多改变了容器（不是元素）的操作会使得迭代器失效，有些不会。不过不管怎样，都当做迭代器失效是最安全的做法。

8、at函数有异常检测，[]就没有，不过速度快。

9、vector<bool>是一个失败的代理类设计模式，一般不要用，效率低。bitset可以用，不过是定长的。详见配接器一章。

Deque

1、deque是顺序容器，但是是由多个连续内存块组成，之间通过智能指针连接起来的。从接口表现上Deque好像是连续存储的，但是实际不是的，所以vector可以对内部数据指针直接使用memset，但是deque就不行了。

2、deque性能直逼vector，但是总体性能还是不如vector。除非需要对头尾部都使用pop操作，还是使用vector比较好。

3、队列用deque是绝配。先进先出。

4、deque的内存分配很大，但是析构很慢。另外由于是不连续区块，所以删除一定元素后可以直接释放一块内存，内存占用自动缩减，而vector则不能。vector要做到缩减内存，见上一节。所以内存敏感的地方用deque比较好。

5、尽管是不连续区块，对中间元素进行添加、删除仍然很慢。

List

1、list是双向链表，当然你可以自己做个配接器，在list基础上做个环状链表。

2、不支持随机存取，迭代器只能一步一步走，寻址很慢。大量元素存取最好还是不用list。

3、list中间元素的添加、删除很快。list一般用在这个地方。

4、list可以做成广义表，排序也比较快。

5、对list操作，调用其自身的成员函数是最快的，比如list.sort()比sort(list.begin(),list.end())快的多。同样，要真正删除元素也要调用自身的函数。

6、由于不支持随机读取，只能用迭代器进行数据操作。

 

Set和Multiset

1、两个都在<set>里定义。定义set和mutiset，要加入排序准则函数，因此set的元素必须要能够排序！

2、你无法改变元素的值，只能删除它，然后加入新元素。因此set的迭代器都是const的，无法改变值。

3、set和multiset没有提供元素直接存取的函数。

4、他们的典型操作函数有count,find,lower_bound,upper_bound,equal_range(这个返回一个pair数据)。

5、set和multiset的insert函数返回一个pair，first成员返回新元素位置，second成员返回成功与否。

6、调用自身的函数更快，比如find。

 

Map和MultiMap

1、都在<map>里面定义。同样需要传入排序函数，只针对key值排序。

2、请关注pair数据部分，这是map的基础。

3、他们最特别的地方在于寻址：map[key]->value。key可以是任意数据结构。

4、元素的value可以改变，但是key是不能改变，只能删除。

5、你有三种方法建立map元素，例子：

a)             coll.insert(std::map<std::string,float>::value_type(“otto”, 22.3f));

b)            coll.insert(std::pair<std::string,float>:(“otto”, 22.3f));

c)             coll.insert(make_pair(“otto”,22.3f));

 

6、这段代码coll[“hello”] = 1;可以两个解释：一，修改“hello”的value元素值，二，添加一个(“hello”,1)的元素。

7、上面的特性导致一个问题，比如代码cout<< coll[“hello”];如果没有“hello”的元素，他会自动创建一个，而不是告诉你没有这个值！！

8、同样，用自身的函数最快。

9、multimap的一个key可以有多个value，不能单纯的删除key，一般来说只能用迭代器遍历然后删除。

 

其他容器

1、string，这个后面专门有一章来讲。

2、Array是一个可能没有实现的STL组件，不过你可以自己实现，很简单。

3、哈希表很有用，vs2008 sp1的tr1标准和C++11标准里自带哈希表结构：hash_map,hash_set。

 

说明

这些总结没有说明各大容器的详细情况、内部函数，而是专注于一些特殊情况，以及一些书上没有的东西。具体操作请自己查询。