C++primer第五版第九章学习笔记

1.概述

顺序容器类型	描述	优点	缺点
vector	可变长数组	支持快速随机访问	在尾部之外的地方插入删除元素麻烦
deque	双向队列	支持快速随机访问	在首尾部之外的地方插入删除元素麻烦
list	双向链表	任何位置插入删除元素快	只能双向顺序访问
forward_list	单向链表	任何位置插入删除元素快	只能单向顺序访问
array	固定长度数组	支持快速随机访问	不能添加删除元素
string	字符串	支持快速随机访问	在尾部之外的地方插入删除元素麻烦

支持快速随机访问意味着数据在内存中连续存储，可使用下标随机访问，可进行快速查找（二分搜索）。
list和forward_list中的数据在内存中采用链式存储，数据之间用指针联系，优势是插入和删除元素快，但只能顺序访问，查找效率受限。

array定义时需用constexpr常量表达式声明大小。

2.类型别名

• iterator
• const_iterator
• size_type
• difference_type
• value_type
• reference
• const_reference

3.构造与初始化

C c;                 //默认初始化为空容器
C c (c2);             //拷贝构造初始化容器，c和c2必须相同类型
C c (b, e);             //迭代器指定范围初始化容器，array不适用
C c {a, b, c, ...};  //初始化列表初始化容器
C c = {a, b, c, ...};//初始化列表初始化容器
C c (n)                 //初始化为n个元素，每个元素执行值初始化，string不适用
C c (n, t)             //初始化为n个值为t的容器

只有顺序容器（不包含array）的构造函数才能接受大小参数。

区别于内置数组，array支持拷贝操作，前提是两者大小和元素类型都相同。

4.赋值和swap

c1 = c2
c = {a, b, c, ...}
swap(c1, c2)                //c1和c2必须具有相同的类型
c1.swap(c2)
//只有顺序容器（不包含array）才可以使用assign
seq.assign(b, e)            //将容器内的元素替换为迭代器范围内的值
seq.assign(n, t)
seq.assign({a, b, c, ...})

swap通常比拷贝速度快得多。赋值相关操作会使迭代器和指针失效，但swap操作将容器内容交换并保持迭代器和指针不失效，即指向的元素不变，但已经属于不同的容器。

特殊的，对一个string 掉用swap会导致迭代器和指针失效。

与其它容器不同，swap两个array会真正交换它们的元素。指针和迭代器所绑定的元素保持不变，但元素值已经与另一个array中对应的元素的值进行了交换。

尽量使用非成员函数版的swap

例子

    vector v1(10, 1);
    vector v2(5, 2);
    auto it_v1 = v1.begin();
    auto it_v2 = v2.begin();

    for (auto &c : v1) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_v1 << endl;
    for (auto &c : v2) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_v2 << endl;

    swap(v1, v2);

    for (auto &c : v1) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_v1 << endl;
    for (auto &c : v2) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_v2 << endl;

    array a1 = {1,1,1,1,1};
    array a2 = {2,2,2,2,2};
    auto it_a1 = a1.begin();
    auto it_a2 = a2.begin();

    for (auto &c : a1) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_a1 << endl;
    for (auto &c : a2) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_a2 << endl;

    swap(a1, a2);

    for (auto &c : a1) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_a1 << endl;
    for (auto &c : a2) cout << c << " ";
    cout << endl << *it_a2 << endl;

5.容器大小的操作

forward_list支持max_size和empty，但不支持size。其它每个容器都有三个有关大小的操作。

添加元素

添加元素操作	描述	vector	list	forward_list	array	deque
push_back emplace_back	尾部添加元素	ok	ok	不支持	不支持	ok
push_front emplace_front	首部添加元素	不支持	ok	OK	不支持	ok
insert(p, t) insert(p, n, t) insert(p, b, e) insert(p, {...})	在指定p位 置插入元素	ok	ok	有自己 专用版本	不支持	ok
emplace	插入元素	ok	ok	有自己 专用版本	不支持	ok

添加元素会改变容器的大小，array不支持这些操作。forward_list有自己专有版本的insert和emplace。forward_list不支持push_back和emplace_back。

• insert返回指向第一个新加入元素的迭代器
• insert与emplace的区别：
  insert执行拷贝操作，而emplace执行元素的构造函数，在容器中直接构造元素。
  例：

  v.push_back("sometring");
  v.emplace_back(10,'c');
  for (auto &c : v) cout<< c << endl;

6.访问元素

c.front()
c.back()
c[n]
c.at(n)

7.删除元素

c.pop_back()
c.pop_front()
c.erase(p)
c.erase(b,e)
c.clear()

这些操作会改变容器大小，array不适用。
forward_list有特殊版本的erase。
forward_list不支持pop_back，vector不支持pop_front。
erase返回删除的（最后一个）元素之后位置的迭代器

8.改变容器的大小

void display(int i){cout << i << " ";}

int main(){
    list lst(10, 42);
    for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
    cout << endl;
    lst.resize(15);//添加5个元素，执行值初始化
    for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
    cout << endl;
    lst.resize(25, -1);//添加10个－1
    for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
    cout << endl;
    lst.resize(5);//将容器尺寸改变为5，删除后20个元素
    for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
    cout << endl;

    return 0;
}

9.特殊的单向链表

单向链表有着特殊版本的插入和删除操作，原因在于单向链表自己的特性，只能对后驱元素操作，不能操作元素的前驱。

int main(){
    //只能在之后插入或删除
    forward_list lst;
    //向迭代器之后插入元素，返回指向插入最后的元素的迭代器
    auto it1 = lst.insert_after(lst.before_begin(), 2, 2);
    cout << *it1 << endl;
    auto it2 = lst.insert_after(lst.before_begin(), {1, 3, 9});
    cout << *it2 << endl;
    for (auto& c : lst) cout << c << " ";
    cout << endl;
    //删除迭代器之后的元素，返回指向删除元素下一位置的迭代器
    auto it3 = lst.erase_after(lst.before_begin());
    cout << *it3 << endl;
    for (auto& c : lst) cout << c << " ";
    cout << endl;
    return 0;
}

10.string的特殊操作

• s.substr(pos, n) pos开始n个字符的子串
• append
• replace
• assign
• s.find(args) //args可以是(c,pos) (s2,pos) (cp,pos),pos默认为0，表示从pos位置开始搜索
• s.rfind()
• s.find_first_of()
• s.find_last_of()
• s.find_first_not_of()
• s.find_first_not_of()

11.容器适配器

• 默认情况下，stack和queue是基于deque实现的，priority_queue是在vector之上实现的。

• 允许创建一个适配器时，将一个命名的顺序容器作为第二个类型参数，来重载默认容器类型。stack > str_stk;

• 对于给定的适配器，可以使用哪些容器是受限制的。所有适配器都要求具有添加和删除元素的能力，所以不能构造在array。stack只要求push_back pop_back和back操作，所以可以用除array和forward_list外任何容器类型构造。