第十章：序列与关联容器（一）_非关联容器有迭代器吗-优快云博客

容器概述

容器是一种特殊的类型，其对象可以放置其他类型的对象（元素）。通常来讲，容器需要支持以下的操作：

以上所述只是通常的情况，有一些容器只支持其中一部分操作

有多种算法可以用来实现容器，每种方法各有利弊。C++中的容器可以大致分为以下四类：

关于容器，我们必须提到一个非常重要的概念：迭代器。迭代器用于指定容器中的一段区间，以执行遍历、删除等操作。我们可以使用以下方法来获取迭代器：

(c)begin/(c)end

std::vector<int>x{1,2,3};
auto b = x.begin();
auto e = x.end();
for(auto ptr = b;ptr != e;++ptr){
    std::cout << *ptr << " ";
}

(c)rbegin/(c)rend：逆序迭代器

std::vector<int>x{1,2,3};
auto b = x.rbegin();
auto e = x.rend();
for(auto ptr = b;ptr != e;++ptr){
    std::cout << *ptr << " ";
}

每种容器对应的迭代器可以支持的操作并不相同，大体来说，迭代器可以分成以下五类
在这里插入图片描述
关于每种迭代器的具体描述请参考这里。当然有些容器并不提供迭代器，在C++20中，我们将提供迭代器的容器称为Range。

C++标准库中提供了多种序列容器模版，包括

在使用时，我们需要使用元素类型来实例化容器模版，从而构造可以保存具体类型的容器。不同容器所提供的接口大致是相同的，但根据容器性质的差异，其内部实现与复杂度不同。如果某个接口对于某些特定的容器的实现复杂度非常高，这些容器会提供相对较难使用的接口或者根本不提供相应的接口。

array是一个具有固定长度的容器，其内部维护了一个内建数组，与内建数组相比提供了复制操作。array主要提供了以下接口：

元素访问：[]、at、front、back、data

x[1];
x.at(1);					// 越界会直接崩溃
x.front();
x.back();
x.data();					// 返回指针，指向x中内建数组的第一个元素

容量相关（平凡实现）：empty、size、max_size

注意empty,size和max_size的返回值在编译期就已经确定了。如果std::array<type,size_t>中的size_t不为0，empty返回false，否则返回true。size和max_size的返回值与size_t的值相同。
填充array内的元素：fill
将两个array内的元素进行交换：swap

注意，array的复制操作和swap操作的实现复杂度非常高
比较操作：==，<=>（C++20），具体的参考这里

注意，参与比较的两个array的类型要完全相同，包括元素类型和元素个数
迭代器：c(begin)/(c)end/(c)rbegin/(c)rend

接下来的剩余的容器模版只会着重介绍与array不同的地方，对于相同的部分请自行参考cppreference

与array不同，vector中元素的数目是可以改变的，vector内部的实现如下图所示
在这里插入图片描述

其中buffer中浅灰色代表已经使用的内存，深灰色代表已分配但未使用的内存

与array一样，vector也提供了许多接口，其中大部分与array类似，但也有一些特殊的接口

容量相关接口:`
1. capacity：返回buffer的长度，注意这里不是vector内已有元素的个数
2. reserve：一次性开辟固定长度的buffer，避免在添加元素时不断拓充buffer带来的性能下降
3. shrink_to_fit：对buffer进行瘦身，开辟一块与现有元素个数大小相同的buffer并将所有的元素拷贝到新的buffer中，避免占用过多的内存
附加元素接口
1. push_back：在vector的结尾添加元素
2. empllace_back：与push_back类似，但是是在内存中原地构造，不需要先构造一个临时变量再将临时变量push_back进去
元素插入接口
1. insert：在vector中间插入元素
2. emplace：与insert类似，但是是在内存中原地构造
  
  insert和emplace需要使用迭代器进行插入
元素删除接口
1. pop_back：删除最后一个元素
2. erase：删除vector中任意一个元素
  
  erase需要使用迭代器进行删除
3. clear：删除所有元素