1、STL组件：容器、迭代器、算法。
2、容器用来管理一大群元素。为了适应不同应用，STL提供了不同的容器。
总的来说，容器可分为三大类：
- 顺序容器（sequence container），这是一种有序（ordered）集合，其内每个元素均有确凿的位置–取决于插入时机和地点，与元素值无关。他们的排序次序将和置入次序一致。STL提供了5个定义好的顺序容器：array、vector、deque、list和forward_list。
- 关联式容器（associative container），这是一种已排序（sorted）集合，元素位置取决于其value（或可key）和给定的某个排序准则。他们的值决定他们的次序，和插入次序无关。STL提供了4个关联式容器：set、multiset、map和multimap。
- 无序容器（unordered container）,这是一种无序（unorderd）集合，其内每个元素的位置无关紧要，唯一重要的某特定元素是否位于此集合内。元素值、安插顺序，都不影响元素的位置，而且元素的位置有可能在容器生命中被改变。
3、顺序容器定义和初始化
| C c; |
默认构造函数 |
| C c1(c2) |
拷贝初始化 |
| C c1 = c2 |
拷贝初始化 |
| C c{a,b,c…} |
初始值列表初始化 |
| C c = {a,b,c…} |
初始值列表初始化 |
| C c(beg,end) |
迭代器初始化（array不适用） |
只有顺序容器（不包括array）的构造函数才能接受大小参数
| C seq(n) |
seq包含n个元素，这些元素进行了值初始化 |
| C seq(n,t) |
seq包含n个初始化为值t的元素 |
- array具有固定大小，所以迭代器初始化、接受大小参数的初始化不适用。
- 不能对内置数组类型进行拷贝或对象赋值操作，但array并无此限制。
4、容器赋值运算
| c1 = c2 |
拷贝 |
| c = {a,b,c…} |
初始化列表拷贝 |
| swap(c1,c2) |
交换c1和c2中的元素 |
| c1.swap(c2) |
交换c1和c2中的元素，swap通常必从c2向c1拷贝元素快得多 |
assign操作不适合用于关联容器和array
| seq.assign(beg,end) |
迭代器替换 |
| seq.assign(initlist) |
初始值列表替换 |
| seq.assign(n,t) |
替换为n个值为t的元素 |
- array<T,N> 具有单独的赋值函数，c.fill(val)
- 除array外，swap不对任何元素进行拷贝、删除或插入操作，因此可以保证在常数时间内完成。
- 元素不会被移动的事实意味着，除string外，指向容器的迭代器、引用和指针在swap操作之后都不会失效，他们仍指向swap操作之前所指向的那些元素。但是，swap之后，这些元素已经属于不同的容器了。
8 int main(){
9 vector<string> s1 = {"a"};
10 vector<string> s2 = {"b"};
11
12 auto pos = s1.begin();
13 s1.swap(s2);
14
15 cout << s1[0] << endl;
16 cout << *pos << endl;
17
18
19 return 0;
20 }
运行结果
b
a
- 对string调用swap会导致迭代器、引用和指针失效。
- 对于array，在swap操作之后，指针、引用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中对应元素的值进行了交换。
8 int main(){
9 array<string,1> s1 = {"a"};
10 array<string,1> s2 = {"b"};
11
12 auto pos = s1.begin();
13 s1.swap(s2);
14
15 cout << s1[0] << endl;
16 cout << *pos << endl;
17
18
19 return 0;
20 }
运行结果
b
b
5、容器大小操作
| c.empty() |
返回容器是否为空 |
| c.size() |
返回目前的元素个数，forward_list不支持 |
| c.max_size() |
返回元素个数的最大可能量 |
- c++ standard ：我们希望forward_list和你自己手写的C-style singly linked list相较之下没有任何空间或时间上的额外开销。任何性质如果与这个目标相抵触，我们就放弃该性质。所以不提供size()函数。
6、关系运算符
- 每个容器类型都支持相等运算符（==和！=）；
- 除了无序关联容器（unordered container)外的所有容器都支持关系运算符（>、 >=、 <、 <=）。
7、添加元素
- 这些操作会改变容器的大小；array不支持这些操作。
- forward_list有自己专有版本的insert和emplace。
- vector和string不支持push_front和emplace_front。
- forward_list没有指向最末元素的锚点（anchor）。基于这个原因，forward_list不提供“用以处理最末元素”的成员函数如back()、push_back()和pop_back()。
| c.push_back(t) |
在c的尾部创建一个值为t或由args创建的元素，返回void |
| c.emplace_back(args) |
|
| c.push_front(t) |
在c的头部创建一个值为t或由args创建的元素，返回void |
| c.emplace_front(args) |
|
| c.insert(p,t) |
在迭代器p指向的元素之前创建一个值为t或由args创建的元素，返回指向新添加的元素的迭代器 |
| c.emplace(p,args) |
|
| c.insert(p,n,t) |
在迭代器p指向的元素之前插入n个值为t的元素，返回指向新添加的第一个元素的迭代器 |
| c.insert(p,beg,end) |
将迭代器beg和end指定的范围内的元素插入到迭代器p指向的元素之前，返回指向新添加的第一个元素的迭代器 |
| c.insert(p,initlist) |
将初始值列表插入到迭代器p指向的元素之前，返回指向新添加的第一个元素的迭代器 |
- 当调用push或insert成员函数时，我们将元素类型的对象传递给它们，这些对象被拷贝到容器中。而当我们调用一个emplace成员函数时，则是将参数传递给元素类型的构造函数。emplace成员使用这些参数在容器管理的内存空间中直接构造元素。
- emplace函数在容器中直接构造元素。传递给emplace函数的参数必须与元素类型的构造函数相匹配。
//在c的末尾构造一个Sales_data对象
//使用三个参数的Sales_data构造函数
c.emplace_back("978-0590353403", 25, 15.99);
c.push_back("978-0590353403", 25, 15.99); //错误：没有接受三个参数的push_back版本
c.push_back(Sales_data("978-0590353403", 25, 15.99)); //正确：创建一个临时的Sales_data对象传递给push_back
8、访问元素
- at和下标操作只适合用于string、vector、deque和array。
- forward_list不支持back()。
| c.back() |
返回c中尾元素的引用，若c为空，函数行为未定义 |
| c.front() |
返回c中首元素的引用，若c为空，函数行为未定义 |
| c[n] |
返回c中下标为n的元素的引用，n是一个无符号整数，若n越界，则函数行为未定义 |
| c.at(n) |
返回下标为n的元素的应用，如果下标越界，则抛出out_of_range异常 |
- 在容器中访问元素的成员函数返回的都是引用。我们可以用来改变元素的值：
if (!c.empty(){
c.front() = 42;
auto &v = c.back();
v = 1024; //改变c中的元素
auto v2 = c.back();
v2 = 0; //未改变c中的引用
}
9、删除元素
- 这些操作会改变容器的大小，所以不适用于array。
- forward_list有特殊版本的erase。
- forward_list不支持pop_back；vector和string不支持pop_front。
| c.pop_back() |
删除c中尾元素，若c为空，函数行为未定义。函数返回void |
| c.pop_front() |
删除c中首元素，若c为空，函数行为未定义。函数返回void |
| c.erase( p ) |
删除迭代器p所指定的元素，返回一个指向被删元素之后元素的迭代器，若p指向尾元素，则返回尾后迭代器，若p是尾后迭代器，函数行为未定义 |
| c.erase(beg,end) |
删除迭代器beg和end所指定范围内的元素，返回一个指向最后一个被删元素之后元素的迭代器，若e本身就是尾后迭代器，则函数也返回尾后迭代器 |
| c.clear() |
删除c中所有的元素 |
10、特殊的forward_list操作
- 当添加或删除一个元素时，删除或添加的元素之前的那个元素的后继会发生改变。但在单向链表中，没有简单的方法来获取一个元素的前驱。
- forward_list并未定义insert、emplace和erase，而是定义了insert_after、emplace_after和erase_after的操作。
- forward_list定了了首前（off-the-beginning)迭代器，这个迭代器允许我们在链表首元素之前并不存在的元素“之后”添加或删除元素。
| lst.before_begin() |
返回指向链表首元素之前不存在的元素的迭代器，此迭代器不能解引用 |
| lst.cbefore_begin() |
返回一个const_iterator |
| lst.insert_after(p,t) |
在迭代器p之后的位置插入元素t |
| lst.insert_after(p,n,t) |
在迭代器p之后的位置插入n个元素t |
| lst.insert_after(p,beg,end) |
|
| lst.insert_after(p,initlist) |
|
| emplace_after(p,args) |
使用args在p指定的位置之后创建一个元素，返回一个指向这个新元素的迭代器，若p为尾后迭代器，则函数行为未定义 |
| lst.erase_after( p ) |
删除p指向的位置之后的元素 |
| lst.erase_after(beg,end) |
删除从beg之后直到end之前的元素 |
- 当在forward_list中添加或删除元素时，我们必须关注两个迭代器–一个指向我们要处理的元素，另一个指向起前驱。
5 int main(){
6 forward_list<int> coll = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
7 auto pre = coll.before_begin();
8 auto cur = coll.begin();
9
10 while (cur != coll.end()){
11 if (0 == *cur % 2){
12 cur = coll.erase_after(pre);
13 }
14 else{
15 pre = cur;
16 ++cur;
17 }
18 }
19
20 for (const auto &elem : coll){
21 cout << elem << " ";
22 }
23 cout << endl;
24
25 return 0;
26 }
运行结果
1 3 5 7 9
11、改变容器大小
- 可以用resize来增大或缩小容器，与往常一样，array不支持resize。
- 如果当前大小小于所要求的大小，容器后部的元素会被删除，如果当前大小小于新大小，会将新元素添加到容器后部。
| c.resize(n) |
调整c的大小为n个元素 |
| c.resize(n,t) |
调整c的大小为n个元素 |
12、容器操作可能使迭代器失效
- 向容器中添加元素和从容器中删除元素的 操作可能会使容器元素的指针、引用或迭代器失效。一个失效的指针、引用或迭代器将不再表示任何元素。
- 使用失效的指针、引用或迭代器是一种严重的程序设计错误，很可能引起与未初始化指针一样的问题。
向容器添加元素后：
- 如果容器是vector或string，且存储空间被重新分配，则指向容器的迭代器、指针和引用都会失效。如果存储空间未重新分配，指向插入位置之前的元素的迭代器、指针和引用仍有效，但指向插入位置之后元素的迭代器、指针和引用将会失效。
- 对于deque，插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、指针和引用失效。如果在首尾位置添加元素，迭代器会失效，但指向存在的元素的引用和指针不会失效。
- 对于list和forward_list，指向容器的迭代器（包括尾后迭代器和首前迭代器）、指针和引用仍有效。
删除元素后：
- 指向删除元素的迭代器、指针和引用会失效。
- 对于list和forward_list，指向容器其他位置的迭代器（包括尾后迭代器和首前迭代器）、引用和指针仍有效。
- 对于deque，如果在首尾之外的任何位置删除元素，那么指向被删除元素外其他元素的迭代器、引用或指针也会失效。如果是删除deque的尾元素，则尾后迭代器也会失效，但其他迭代器、引用和指针不受影响；如果是删除首元素，这些也不会受影响。
- 对于vector和string，指向被删元素之前元素的迭代器、引用和指针仍有效。
- 当我们删除元素时，尾后迭代器总是会失效。
example 1
//循环内，删除偶数元素，复制每个奇数元素
5 int main(){
6 vector<int> coll = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
7
8 auto pos = coll.begin();
9
10 while (pos != coll.end()){
11 if (*pos % 2){
12 pos = coll.insert(pos, *pos);
13 pos += 2;
14 }
15 else{
16 pos = coll.erase(pos);
17 }
18 }
19
20 for (const auto &elem : coll){
21 cout << elem << " ";
22 }
24 cout << endl;
23
24 return 0;
25 }
运行结果
1 1 3 3 5 5 7 7 9 9
example 2：不要保存end返回的迭代器
5 //灾难：此循环的行为是未定义的
6 auto begin = v.begin(),
7 end = v.end(); //保存尾迭代器的值是一个坏主意
8
9 while (begin != end){
10 ++begin; //向前移动begin，因为我们想在此元素之后插入元素
11 begin = v.insert(begin, 32); //插入新值
12 ++begin; //向前移动begin跳过我们刚刚加入的元素
13 }