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原创最新推荐文章于 2022-08-21 22:01:53 发布 · 599 阅读

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#stl #容器

本文深入探讨了STL容器的分类、实现及其特性的详细解释，包括序列容器、关联容器和其他杂项容器的特点和使用场景。同时，针对STL容器的适配器如stack、queue、priority_queue进行了说明，并提供了实例代码。此外，文章还涵盖了STL容器的内存管理和迭代器失效机制。

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STL的容器可以分为以下几个大类:

序列容器：vector，list，deque，string.
关联容器：set，multiset， map， mulmap，hash_set， hash_map， hash_multiset， hash_multimap
其他的杂项：stack， queue，valarray， bitset

STL各个容器的实现:

vector
内部数据结构：数组。
随机访问每个元素，所需要的时间为常量。
在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关，在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。
vector的迭代器在内存重新分配时将失效（它所指向的元素在该操作的前后不再相同）。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时，内存会重新分配，所有的迭代器都将失效；否则，指向当前元素以后的任何元素的迭代器都将失效。当删除元素时，指向被删除元素以后的任何元素的迭代器都将失效。
deque
内部数据结构：数组。（访问元素、删除增加元素性质与vector相同）
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，不提供用于内存管理的成员函数。
增加任何元素都将使deque的迭代器失效。在deque的中间删除元素将使迭代器失效。在deque的头或尾删除元素时，只有指向该元素的迭代器失效。
list
内部数据结构：双向环状链表。可双向遍历。
不能随机访问一个元素。在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成。
增加任何元素都不会使迭代器失效。删除元素时，除了指向当前被删除元素的迭代器外，其它迭代器都不会失效。
slist
内部数据结构：单向链表。
不可双向遍历，只能从前到后地遍历。
其它的特性同list相似。
stack
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈，一般使用deque作为支持的序列容器。
元素只能后进先出（LIFO）。不能遍历整个stack。
queue
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列，一般使用deque作为支持的序列容器。
元素只能先进先出（FIFO）。不能遍历整个queue。
priority_queue
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列，一般使用vector作为底层存储方式。
只能访问第一个元素，不能遍历整个priority_queue。第一个元素始终是优先级最高的一个元素。
set
键和值相等。键唯一。元素默认按升序排列。
如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。
multiset
键可以不唯一。其它特点与set相同。
hash_set
与set相比较，它里面的元素不一定是经过排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然跟hash函数有关）。
其它特点与set相同。
hash_multiset
键可以不唯一。其它特点与hash_set相同。
map
键唯一。元素默认按键的升序排列。
如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。
multimap
键可以不唯一。
其它特点与map相同。
hash_map
与map相比较，它里面的元素不一定是按键值排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然也跟hash函数有关）。
其它特点与map相同。
hash_multimap
键可以不唯一。
其它特点与hash_map相同

Stack的声明如下：

template < typename _Tp, typename _Sequence = deque<_Tp> > class stack;
第一个template代表元素类型；第二个template代表stack内部存放元素所用的实际容器，缺省用deque。
之所以选择deque而不是vector是因为：
1. deque移除元素时候会释放内存，
2. deque不必在重新分配内存是复制全部元素

实际上，stack只是很单纯的把各项操作转换为内部容器的对应调用。这从其实现代码也可以看出，下面是stack的源代码，这里去掉了value_type等声明和构造析构函数等，主要列举了几个常用的接口:

protected:
      _Sequence c;   ///内部容器
public:
      bool empty() const { return c.empty(); }
      size_type size() const { return c.size(); }
      reference top()   ///注意top返回的是reference
     {
        __glibcxx_requires_nonempty();
        return c.back();
      }
      const_reference top() const
      {
        __glibcxx_requires_nonempty();
        return c.back();
      }
      void push(const value_type& __x)
      { c.push_back(__x); }
       void pop()
      {
        __glibcxx_requires_nonempty();
        c.pop_back();
      }