C++ 学习笔记之(9)-顺序容器及适配器
顺序容器就是元素的顺序与其加入容器时的位置相对应，而 关联容器中元素的位置由元素相关联的关键字值决定。所有容器类都共享公共的借口，只是不同的容器会按不同方式对其进行扩展。
顺序容器概述
下表列出标准库中的顺序容器，所有顺序容器都提供了快速顺序访问元素的能力，只是在两方面有不同的性能折中
- 向容器添加或从容器中删除元素的代价
非顺序访问容器中元素的代价
除了固定大小的
array外，其他容器都提供高效、灵活的内存管理string和vector将元素保存在连续的内存空间中，故支持随机访问，但中间位置添加和删除操作非常耗时list和forward_list在任何位置添加和删除操作都很快速，但不支持随机访问deque支持随机访问，但中间位置添加和删除元素代价很高，但两端添加或删除元素很快forward_list和array是C++11增加的类型，array大小固定，不支持添加和删除以及其他改变容器大小的操作。
容器库概览
迭代器
- 迭代器范围(iterator range)：由一对迭代器表示，两个迭代器分别指向同一个容器中的元素或者是尾元素之后的位置，通常被称为
being和end范围是左闭合区间[begin, end)
容器类型成员
容器定义了多个类型，如图所示
begin和end成员
list<string> a = {"Milton", "Shakespeare", "Austen"};
auto it1 = a.begin(); // list<string>::iterator
auto it2 = a.rbegin(); // list<string>::reverse_iterator
auto it3 = a.cbegin(); // list<string>::const_iterator
auto it4 = a.crbegin(); // list<string>::const_reverse_iterator容器定义和初始化
每个容器类型都定义了一个默认构造函数，除array外，其他容器的默认构造函数都会创建一个指定类型的空容器，且都可以接受指定容器大小和元素初始值的参数
将一个容器初始化为另一个容器的拷贝
两种方法
直接拷贝整个容器，要求两个容器的类别及其元素类型必须相同
拷贝由一个迭代器对指定的元素范围，
array除外， 不要求容器类别相同，元素类型也可以不用，但要能互相转换list<string> authors = {"Milton", "Shakespeare", "Austen"}; vector<const char *> articles = {"a", "an", "the"}; list<string> list2(authors); // 正确：类型匹配 deque<string> authList(authors); // 错误：容器类型不匹配 vector<string> words(articles); // 错误：容器类型必须匹配 forward_list<string> words(articles.begin(), articles.end()); // 正确：元素类型可以转换标准库
array的大小是类型的一部分，定义array时，除了指定元素类型，还要指定容器大小array<int, 42>; // 类型为：保存 42 个 int 的数组 array<int, 10>::site_type i; // 数组类型包括元素类型和大小 array<int>::sizt_type j; // 错误： array<int> 不是一个类型内置数组类型无法进行拷贝或对象赋值操作，但
array可以
赋值和 swap
下表列出的与赋值相关的运算符可用于所有容器
swap操作交换两个相同类型容器的内容， 元素本身并为交换， 只是交换了两个容器的内部数据结构，故可在常数时间内完成，且指向容器的迭代器、引用和指针在swap操作后不会失效swap两个array会真正交换他们的元素，所需时间与array中元素数目成正比，且虽然指针、引用和迭代器绑定的元素保持不变，但元素值已经交换了。
容器大小操作
每个容器类型都有三个大小相关操作
- 成员函数
size：返回容器中元素的数目， 但forward_list不支持size empty：当size为0时，返回truemax_size：返回一个大于或等于该类型容器所能容纳的最大元素数的值
关系运算符
每个容器类型都支持相等运算符==和！=， 除了无序关联容器外的所有容器都支持关系运算符>、>=、<、<=。
- 若两个容器大小相同且元素相等，则相等
- 若大小不同，但较小容器每个元素都等于较大容器的对应元素时，较小容器大于较大容器
- 若两个容器都不是另一个容器的前缀子序列，结果取决于第一个不相等的元素的比较结果
容器的关系运算符使用元素的关系运算符完成比较
顺序容器操作
顺序容器和关联容器的不同之处在于组织元素的方式，所以导致元素的存储、访问、添加和删除的不同。下面介绍顺序容器特有的操作
向顺序容器中添加元素
对于
vector和string的尾部之外的位置添加元素，都需要移动元素，可能还会导致整个对象存储空间的重新分配。重新分配对象的存储空间需要分配新的内存，并将元素从旧空间移动到新空间中对于
deque首尾之外的任何位置添加元素，都要移动元素，当用对象初始化容器或插入到容器中时，实际上放入到容器中的是对象值的拷贝，并不是对象本身。
记住，
insert插入在元素之前，并且返回指向新插入元素的迭代器emplace操作将参数传递给元素类型的构造函数，直接在容器管理的内存空间中构造函数。而push或insert操作是传递元素类型对象，然后拷贝到容器中// 在 c 的末尾构造一个 Sales_data 对象，使用 Sales_data 的三个参数的构造函数 c.emplace_back("978-0590353403", 25, 15.99); //错误：没有接受三个参数的 push_back 版本 c.push_back("978-0590353403", 25, 15.99); // 正确：创建一个临时的 Sales_data 对象传递给 push_back c.push_back(Sales_data("978-0590353403", 25, 15.99));
访问元素
- 访问成员函数（即
front、back、下标和at）返回的都是引用。若容器是const对象，则返回值是const引用 - 下标运算符不检查下标是否合法，若想确保下标合法，可使用
at成员函数，越界会抛出out_of_range异常
删除元素
特殊的forward_list操作
由于在forward_list中，添加或删除元素都会改变后继元素，所以添加和删除的操作都是通过改变给定元素之后的元素完成的。
改变容器大小
如图所示，可使用resize增大或缩小容器。array不支持
容器操作可能是迭代器失效
对容器进行添加或删除元素的操作可能会使指向容器元素的指针、引用或迭代器失效
添加元素
vector或string
- 重新分配存储空间：迭代器、指针和引用都会失效
- 未重新分配存储空间：指向插入位置之前的元素的迭代器、指针和引用仍有效，指向之后的将失效
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
- 若在首尾位置添加元素：迭代器失效，但指针和引用有效
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（指向被删除元素的迭代器、指针和引用都会失效）
vector和string
- 指向被删除元素之前的迭代器、引用和指针：仍有效
deque
- 若在首尾之外的任何位置删除元素：都会失效
- 若删除尾元素：尾后迭代器也会失效，其他不受影响
- 删除首元素：都有效
list和forward_list
- 都有效
vector对象是如何增长的
vector为了支持快速随机访问，故将元素连续存储。当空间不足时，就会重新分配空间，将元素从旧空间移动到新空间，然后添加新元素，释放旧存储空间。 vector和string通常会分配比新空间需求更大的内存空间，预留些空间做备用，可以减少容器空间重新分配的次数
* vector的实现策略是每次分配新内存空间时将当前容量翻倍
* shrink_to_fit请求vector将超出当前大小的多余内存退回给系统，但标准库并不保证
额外的string操作
构造string的其他方法
C++ 学习笔记之(3)-字符串、向量和数组 介绍过string的构造函数，以及与其他顺序容器相同的构造函数外，string还有其他三个构造函数，如表所示
- 若用
const char *创建string时，指针执行的数组必须以空字符结尾，拷贝操作遇到空字符时停止
substr 操作
改变string的其他方法
replace草市是调用erase和insert的一种简写形式
string搜索操作
string::npos：static成员，类型为const string::size_type类型，初始值为-1，无符号类型
compare函数
除了关系运算符外，string类型还提供了一组compare函数，与C标准库的strcmp函数很相似
数值转换
新标准引入了多个函数，用来实现数值数据与标准库string之间的转换。
转换为数值的
string中第一个非空白字符必须是数值中可能出现的字符string s2 = "pi = 3.14"; // 转换 s2 中以数字开始的第一个子串，结果 d = 3.14 d = stod(s2.substr(s2.find_first_of("+-.0123456789")));若
string不能转换为一个数值，则函数抛出invalid_argument异常。若转换得到的数值无法用任何类型表示，则抛出out_of_range异常
容器适配器
除顺序容器外，标准库还定义了三个容器适配器：stack， queue和priority_queue。
- 适配器(adaptor)：标准库的通用概念。容器、迭代器和函数都有适配器，其本质上是一种机制，可以是某种事物的行为表现成另一种事物。
默认情况下，
stack和queue基于deque实现的，priority_queue是在vector之上实现的所有适配器都要求容器具有添加和删除元素的能力，故适配器不能构造在
array之上
栈适配器
stack只要求push_back、pop_back和back操作，故可使用除array和forward_list之外的任何容器构造
队列适配器
queue适配器要求back、push_back、front和push_front， 故可构造于list或queue之上，但不能基于vector构造priority_queue除了front、push_back和pop_back操作外，还要求随机访问能力， 故可构造于vector和deque之上，但不能基于list构造
结语
- 标准库容器是模板类型，用来保存给定类型的对象。顺序容器中元素是顺序存放的，通过位置来访问
- 所有容器（除
array外）都提供高效的动态内存管理 - 在容器中执行添加和删除操作后，要注意这些操作可能是其迭代器、引用和指针失效