学习C++ Primer 的个人理解（九）

这一章介绍顺序容器，在之前的第三章中，了解到的vector就属于顺序容器的一种。

一个容器就是一些特定类型对象的集合。

除了vector，还有哪些顺序容器？

　　vector：

　　　　大小可变，随机访问的速度很快，但是在尾部之外的部分插入或删除元素可能会很慢。

　　deque :

　　　　随机访问的速度很快，在头和尾插入或删除的速度都很快。

　　list：

　　　　双向链表，只支持双向顺序访问，在任何位置插入或删除操作都很快（链表的特性）

　　forward_list:

　　　　单向链表，只支持单向的随机访问。在任何位置插入或删除都很快

　　array :

　　　　固定大小的数组，不能添加或删除元素

　　string:

　　　　类似vector，但专门用来保存字符。

string 和 vector 将元素存储在连续的内存空间中。所以使用下标来计算地址是很快的。

！但是在这两种容器中间插入或删除会很慢，因为内存空间的连续问题，每次插入或删除后，后面的元素都要做出相应的移动。

list 和 forward_list

　　设计目的是另容器在任何位置的添加或删除都很快速。但是不支持元素的随机访问。

　　为了访问元素，只能遍历整个容器。 与 vector deque 和 array相比 这两个容器的额外内存开销也很大。

　　forward_list的设计目的是达到与手写的单向链表相当的性能，不支持size操作，因为这样会导致额外的开销。

deque:

　　与string和vector类似， 但在deque两端添加或删除元素都很快。

array：

　　与内置数组类似，array对象的大小是固定的。array不支持添加和删除元素，以及改变大小的操作。

应当选择合适的顺序容器

　　本书说到，新版本的容器比旧版本快许多，C++程序应当尽量使用标准库容器。

　　然而我们应当如何选择合适的顺序容器呢？

　　只要记住每种容器的特性，尽量选择最快的即可。

　　list 和 forward_list 是链表，插入和删除对于任何位置都很快，因为链表的元素仅需要指向下一个元素的内存地址就可以了。不需要全盘移动，这样也意味着要在链表中找一个元素很麻烦。

　　vector和deque 随机访问元素很快，deque在前端插入或删除的速度很快。

　　在后面的章节学习到一些泛型算法后，实际上可以更灵活的使用这些容器。而不用太纠结其特性。

　　

容器的操作

　　这部分其实不难，尤其是理解了后面的泛型算法后。

　　书中说了：

　　　　有些操作是所有容器都支持的。

　　　　其次 顺序容器 关联容器 无序容器 都有一些特有的操作

　　　　还有一些的操作只适用于小部分容器

　　　　容器均定义为模板类。所以我们需要提供额外的信息来生成容器类型。

　　

迭代器

　　迭代器有公共的接口，如果一个迭代器提供某个操作，那么所有提供相同操作的迭代器对这个操作的实现方式都是相同的。

　　

　　一个 迭代器范围 由 一对 迭代器表示。他们标记了容器中元素的一个范围。

　　

　　使用左闭合范围蕴含的编程假定

　　　　假定begin 和 end 构成一个合法的迭代器范围，则：

　　　　　　1. 如果 begin == end ，范围为空。

　　　　　　2. 如果 begin != end ， 则范围内至少有一个元素，且begin指向第一个元素

　　　　　　3.我跟可以对 begin 递增若干次，使得 begin == end

　　容器类型成员

　　　　第三章已经介绍过了，为了使用这些类型，必须显式使用其类名 , 如：

　　　　　　lise<string> :: iterator iter;

　　begin 和 end 成员

　　　　前缀为r的版本返回反向迭代器，c开头的版本返回const迭代器。

　　

　　容器如何定义和初始化

　　　　除了array外，每个容器都定义了默认构造参数。

　　　　将一个新容器创建为另一个容器的拷贝有两种方法：

　　　　　　1.直接拷贝整个容器　　（要求类型完全相同）

　　　　　　2.利用迭代器指定范围　　（不要求相同，甚至元素类型不同也可以）

　　标准库array具有固定大小

　　　　array的大小也是类型的一部分。 如：

　　　　array<int,20>

　　　　array<int,20>::size_type

　　赋值和swap

　　　　c1 = c2 // 将c1的内容替换为c2中元素的拷贝

　　　　c1 = {a,b,c} // 赋值后 c1大小为3

　　　　标准库array与内置数组不同，允许赋值

　　　　array可以使用花括号列表进行初始化，但不能用花括号列表为其赋值。

　　使用assign（顺序容器）

　　　　顺序容器中，除了array，还定义了一个名为assign的成员。允许我们从一个不同但相容的类型赋值。

　　　　例如：

　　　　　　list<string> names;

　　　　　　vector<const char*> oldstyle;

　　　　　　names = oldstyle;    //这样就会报错， 因为容器的类型不同，而且元素的类型也不同。

　　　　　　names.assign(oldstyle.cbegin(),oldstyle.cend());

　　　　　　names使用成员assign，将names中的元素替换为迭代器指定范围中的元素拷贝。

　　　　　

　　使用swap

　　　　swap操作交换两个相同类型容器的内容。

　　　　除了array，交换两个容器内容的操作会很快。因为：**元素本身没有交换，交换的只是容器的内部数据结构。

　　　　除了string外，调用swap不会导致迭代器，引用，指针失效。

　　　　c++11新标准中， swap分为成员函数和非成员函数两种，建议使用非成员函数的。

　　容器大小操作

　　　　除了forward_list，不支持size。其他均支持size，empty，和 max_size

　　

顺序容器操作

　　首先，向一个vector，string 或 deque 插入元素会使所有指向容器的迭代器，指针，引用失效。

　使用push_back

　　　　除了array和forward_list 都支持push_back

　使用push_front

　　　　list , forward_list , deque 支持将元素插入容器头部。 （使用push_front）

　在容器的特定位置添加元素

　　　　insert 成员提供了添加功能，允许我们在容器的任何位置添加元素。

　　　　除了array 都支持insert的操作 包括string。 forward_list 有自己特殊版本的insert

　　　　insert 接受一个迭代器作为第一个参数。迭代器指出在容器中的什么位置放新元素。

　　　　insert函数将元素插入在迭代器所指的位置 **之前。

　　　　需要注意的是，虽然有的容器不支持push_front ，但是可以使用insert并且把begin迭代器传进去。

　　　　*尽量不要在vector string deque中插入元素，尽管这样做是合法的。

　插入范围内元素

　　　　insert可以接受更多的参数，比如：

　　　　svec.insert(svec.end() , 10 ， “anna");  // 在容器末尾插入10个 "anna"

　　　　svec.insert(svec.begin(), a.begin(),a.end()); 在开始位置插入 a容器迭代器范围内的元素

　　　

　　　　使用insert的返回值

　　　　　　调用insert后的返回的迭代器会指向新元素的位置。

　　　　使用emplace操作

　　　　　　分为 emplace_front,emplac,emplac_back

　　　　　　使用emplace系列的函数意味着，我们不用传递一个对象，而是可以直接传递这个对象的构造所需的参数。

　　　　　　但传递给emplace的参数必须与元素类型的构造匹配

访问元素

　　如果容器中没有元素，访问操作的结果是未定义的。

　　包括array在内的每一个元素都有一个front成员函数，而除了forward_list以外的所有元素都有一个back成员函数。

　　front:返回首元素的引用

　　back：返回尾元素的引用

　　只适用于 string ， vector ， deque 和 array的操作：

　　　　c[n] 下标操作

　　　　c.at[n] 返回下标为n的引用

　　

　　访问成员函数返回的是引用

　　　也就是说，访问元素的成员函数的返回值全部都是引用类型。

　　　但是如果容器是一个const对象，则返回值是const的引用。

　　下标操作和安全的随机访问

　　　　类似c[n] 有可能会引发下标越界异常。如果希望确保下标是合法的。

　　　　可以使用at成员函数。也就是c.at[n]。

　　　　如果下标越界，at会抛出一个out_of_range异常

删除元素

　　非array容器有多种删除元素的方式。

　　pop_front: 删除首元素，vector 和 string 不支持

　　pop_back：删除尾元素，forwar_list 不支持

　　erase()   : 删除一个迭代器指定的元素， forward_list 有特殊版本的erase。erase允许我们删除一个范围内的元素。

　　clear() :  删除容器中所有元素

特殊的forward_List操作

　　insert_after

　　emplace_after

　　erase_after

　　before_begin 首前迭代器

改变容器大小

　　使用resize来增大或缩小容器，array不支持此操作。