C++顺序容器笔记

题记：

关于容器， C++primer 有详细描述，网上也有各种资料，而我写这篇文章的意义在于：阅读 C++primer 之后的总结、复习以及理解。

概念

容器（ container），保存一组给定类型对象的类型。 因为引用不是对象，所以，容器的类型不能是引用。 每个标准库容器类型都是一个模板类型。为了定义容器，我们必须指定保存在容器中元素的类型。除了 array 之外，标准库容器的大小都是可变的。

顺序容器 (sequentail container) ，元素在容器的顺序，和加入容器时的位置相对象，元素通过位置来访问。

关联容器（ associative container ），元素通过关键字高效访问。

vector ，顺序容器，可变大小数组， vector 中的元素可以通过下标访问，支持快速随机访问。在尾部插入或者删除元素效率很高，其他位置插入删除元素会导致数组重新分配空间，效率有限。在 vector 添加或者删除元素，如果导致内存重新分配，那么整个迭代器都会失效，否则，修改点之后的迭代器失效。

deque ，顺序容器，双端队列。元素可通过下标访问，支持快速随机访问，支持在头尾快速插入删除元素。 deque 在各方面都和 vector类似，唯一的差别是，支持在容器的头尾快速删除插入元素，而且两端的插入删除操作不会导致重新分配空间。

list ，双向链表，只支持双向顺序访问。从一个给定元素开始，为了访问另一个元素，需要遍历链表。可在任何位置高效的插入删除元素而不使迭代器失效（除了删除的元素之外）。

forward_list ，单向链表。 C++11新加入，元素只能顺序访问。其设计目标是达到于最好的手写单链表有相当的性能。因此， forward_list 没有size 操作。

array ，固定大小数组，创建时必须给定大小。支持快速随机访问，不能添加或者删除元素。

string ，与vector 相似的容器，但专门用于保存字符。

在顺序容器中，除了固定大小的 array 之外，其他容器都提供高效的、灵活的内存管理。可以添加、删除、扩张或者缩小容器大小。容器保存元素的策略（内部数据结构），对容器的操作效率有固定的重大的影响。某些情况下，策略还决定是否支持容器特定操作。

例如， vector和 string 都是将元素保存在连续的内存空间，可以用下标快速访问，但是要在中间插入或者删除元素，就会破坏空间的连续性，导致移动修改点之后的元素或者重新分配空间来保持空间连续性，所以，插入删除效率就不高。相对的， list 是以链表的形式保存元素的，所以，插入或者删除元素都很快，只需重新维护插入删除位置的链表即可，但是不支持随机访问，需遍历链表。而且，相对于 vector ，list 的内存开销会很大。而 deque 是一个更为复杂的数据结构，详情可参考 http://www.cnblogs.com/zhangchaoyang/articles/2277209.html 。总之，容器的内部数据结构决定其访问能力、效率。

迭代器

迭代器是一种类型，用于访问容器中的元素或者再元素之间移动。迭代器的实现可能是指针、也可能是类，参考 http://blog.csdn.net/yxysdcl/article/details/5567460

标准容器迭代器的运算符： iter->mem （解引用）、 *iter（返回元素引用）、 ++ 、-- 、 ==、！ = ，其中forward_list 不支持 —运算。除此之外， vector 、string 、 deque、 array 的迭代器还支持以下运算： +n 、-n 、 +=n、 -=n 、iter1-iter2 、 >、 < 、<= 、 >=。

迭代器范围：一个迭代器范围由一对迭代器表示，分别指向同一容器不同元素，为左闭合区间。

反向迭代器：按逆序寻址元素的迭代器，不支持 forward_list 。

begin() 返回容器第一个元素的迭代器； rbegin() 返回反向迭代的第一个元素； cbegin() 返回const 类型的迭代器。其中不以 c 开头的begin 和 rbegin是重载过的，有两个版本，分别返回 iterator 和const_iterator 类型。对应的 end() 、rend() 、 cend()、 crend() 类似。以c 开头的迭代器是 C++11 新引入的，结合 auto使用比较方便。另外， forward_list 还有一个首前迭代器，返回第一个元素之前的迭代去， before_begin(),cbefore_begin() 。

定义和初始化

其中，表格中第二个构造函数 C c1(c2) ，c1 和 c2必须有相同的类型，否则报错。其他函数满足类型的隐式转换也可以。使用大括号的第四个和第五个为列表初始化，显示的指定每个元素的值，同时，隐式的指定了容器的大小（ array ）除外。特别的 vector<string> v{10， “hi”}定义 10 个值为hi 的元素的容器， vector<string> v{10} 定义10 个值为空的元素的容器。

赋值和 swap

赋值运算符要求左边和右边的运算对象具有完全相同的类型。 assign 允许我们从一个不同但相容的类型赋值，或者从容器的子序列赋值。例如，可以使用 assign 讲一个vector 中的一段 char* 值赋予一个list 中的 string。

添加元素

array 是固定数组。 forward_list是单链表，故此，不支持 push_back 、emplace_back 。同理 vector和 string 是动态数组，不支持在头部插入数据。

insert 和emplace 在容器的特定位置插入元素，该位置由第一个参数 p （迭代器）指定，在 p之前插入后续参数指定的元素，返回插入的第一个元素的迭代器。

C++11 标准引入了三个 emplace成员，这些操作直接构造元素，例如：

访问元素

迭代器解引用、 back 、front 、 at、 [] 。访问成员函数返回的是引用，可以直接用来改变元素的值。但是，在使用 auto 定义变量时，会忽略引用和顶层 const 类型，需自己添加。

删除元素

特殊的 forward_list操作

ps：

1、 容器类型不能是引用，因为引用并不是类型。

2、 接受容器大小的构造函数seq(n)，其类型是explicit的，不能对类型隐式转换。如

vector<string> s("ee"); //error无构造函数可以接受源类型

当使用该构造函数时，需使用元素的默认构造函数取创建元素，所以，必须保证元素有默认构造函数。如：

// 假定Nodefault是一个没有默认构造函数的类型

         vector<Nodefault>v1(10, init);  //ok提供了元素的初值

vector<Nodefault>v1(10);        // error 没有初值，无法初始化

3、 array不支持普通的容器构造函数，元素被默认初始化。如

array<int, 10> i;   //默认初始化为0

array<string, 2> ss = {"123" };  //第一个元素为123，后一个元素为空