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.youkuaiyun.com/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