STL簡介
STL（Standard Template Library），即標準模板庫。該庫提供了常用的數據結構和算法。
STL三種基本組件：
1、容器（container）：容器是容納、包含一組元素的對象。容器類庫包括7種基本容器：向量（vector）、雙端隊列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）。其中容器又分爲順序容器和關聯容器。
順序容器：將一組具有相同的類型的元素已嚴格的線性形式組織起來（vector、deque、list）。
關聯容器：具有根據一組索引來快速提取元素的能力（set、，multiset、map、multimsp）。
2、迭代器（iterator）：迭代器提供了訪問容器種每個元素的方法。對迭代器可以使用“++”運算符來獲得指向下一個元素的迭代器，可以使用“*”運算符訪問一個迭代器所指向的元素，也可以使用“->”運算符來訪問類的成員，和指針的使用比較相似。指針本身也是一種迭代器，迭代器就是泛化的指針。
3、算法（algorithm）：STL種包含七十多種算法，包括查找、排序、消除、計數等算法。
除了上面的三種基本組件，STL還包括三個輔助組件。
1、函數對象（function object）：函數對象又被稱爲“仿函數”，可以像使用函數那樣去使用它。重載“（）”運算符的類的對象都可以被當作函數對象使用，函數對象是泛化的函數。用來擴展算法。
2、適配器（adapter）：用於爲已有對象提供新的接口的對象，適配器本身一般並不提供新的功能，只是爲了改變對象的接口而存在的。
3、分配器（allocator）：負責空間的配置和管理。
一、STL容器的底層實現和適用的場景
（1）vector（向量）
vector的底層實現爲數組，和一般的數組不同的是，一般的數組在需要在定義時指定的數組的大小，一旦定義好之後數組的大小就不能發生改變，所以需要程序員在定義時，就確定數組的大小。而vector的大小是動態的，即可以在適用時自動擴容（只能增大，不能減少，即一旦容量升上去，就不會在降下來。）因爲vector的底層是數組實現的，所以要求內存必須連續。但內存分配時，並不是在原數組的地址上向後擴容，而是會重新選擇一塊空間，將原來的數組拷貝過來（原因是：該數組原來地址的後面不一定有足夠的空間）。所以vector在擴容上就比較浪費時間，所以在使用vector時，最好先指定數組的大小，以避免頻繁的擴容浪費時間。在刪除容器中元素時，和普通的數組的處理方式相同，將從該元素後面的元素全部向前移動一個位置，所以如果vector的元素類型時類時，就會導致對象的構造和析構，就會浪費大量的時間。所以當需要使用vector存儲類時，一般建議使用對象的指針。
總結：適用於數據的頻繁數據隨機訪問，且不需要頻繁的插入和刪除。
（2）list（鏈表）
list的底層實現爲雙向鏈表，和普通的鏈表相同，即插入和刪除的時間複雜度都是O（1），但不支持數據元素的隨機訪問。
總結：適用於數據的頻繁插入和刪除，且不需要頻繁的隨機訪問。
（3）deque（雙向隊列）
deque是一種雙向開口（先入先出，即：頭刪尾插）的連續性空間。所謂的連續性，不過時讓用戶感覺爲連續的，實際上是不連續的。duque的底層採用了“中央控制器”和緩衝區的結合方式，對外造成了整體連續的假象。“中央控制器”實際上就是使用了map。map佔用一小段連續的空間，其中每個元素都是一個指針，用來記錄每個緩衝區的地址，而且緩衝區的大小是固定的，默認爲512b。所以每一塊中存儲的元素個數是相同的。
deque支持[]運算符，支持數據隨機訪問，在隊尾插入和隊頭刪除的效率都是O（1）。
總結：適用於需要隨機存取，而且兩端的數據需要插入和刪除。
（4）set（集合）和 multiset（多重集合）
set的底層的數據結構是採用insert_unique方式插入紅黑樹（自平衡二叉查找樹）
set總結：適用於去除數據中重複的元素的情況。
multiset的底層數據結構是採用insert_equal方式插入的紅黑樹。
（5）map（映射）和multimap（多重映射）
map的底層數據結構和set相同使用的是insert_unique方式插入紅黑樹，和set不同map的元素是鍵值對，鍵值對由鍵值（key）和實值（value）構成的，set的元素的只有一個實值。
map的用法很多：容器內元素頻繁的查找，且數據的下標不一定是整形的情況。
這裏需要注意的map和set內部的採用的結構是紅黑樹，所以會對加入容器的數據自動排序。
（6）hash_set(哈希集合)和hash_multiset(哈希多重集合)
hash_set和hash_multiset的底層實現是哈希表，由於哈希表是通過散列函數對數據進行分配空間的，所以在數據的查找上的速度爲常數級。它和set和multiset的區別是它對存入容器的數據不排序。
（7）hash_map（哈希映射）和hash_multimap（哈希多重映射）
hash_map和hash_multimap的底層實現是哈希表，它和map和multimap的區別也是對容器中的數據不排序。
這裏需要注意一點：現在的c++11規定無序容器的同一命名規則爲unordered_xx,所以hash_set,hash_multimap,hash_map和hash_multimap在現在c++11中的名稱爲:unordered_set,unordered_multiset,unordered_map和unordered_multimap。
二、適配器（adapter）
適配器的底層並沒有具體數據結構實現，而是對其他STL的組件進行的一定的修改和封裝。適配器的優點就在於可以讓程序員選擇最合適的容器來使用。
適配器分爲三類：1、容器適配器 2、迭代器適配器 3、仿函數適配器
1、容器適配器
（1）stack（棧，默認基於deque（雙向隊列）實現）
（2）queue（隊，默認基於deque（雙向隊列）實現）
（3）priority_queue(優先隊列，默認基於vector（向量）實現）
三、分配器（allocaotr）
負責空間配置與管理。從實現的角度來看，配置器是一個實現動態空間配置、空間管理、空間釋放的模板類。
STL分配器將內存管理中的分配和釋放分開，其中內存分配交給alloc：：allocate（）負責，內存釋放由alloc：：dealloccate（）負責；對像的構造由：：construct（）負責，對象的析構：：destroy（）負責。
同時爲了提高內存管理的效率，減少申請內存造成的內存碎片問題，STL採用了兩級配置器，當分配的內存大於等於128kb時，會使用第一級的空間配置器，在第一級空間適配器中內存是利用malloc()、realloc(),free()函數進行分配和釋放的。當空間小於128k時，採用第二級空間配置器，第二級空間配置器採用了內存池技術，通過空閒鏈表來管理內存。
四、迭代器失效
迭代器失效有兩種表現形式：
（1）無法通過迭代器++，--，操作遍歷整個容器（第一層失效）。
（2）無法通過迭代器存取迭代器所指向的內存（第二層失效）。
因爲迭代器適合容器中的元素綁定的，而是和內存綁定的，所以在刪除容器中元素時，幾乎都會導致迭代器失效，需要重新定位的情況（第一層失效），而對於部分容器來說，插入操作可能也會導致迭代器失效（第二層失效）。
（注意：在使用的erase刪除容器的元素時，erase函數會返回下一個有效的迭代器）
迭代器是失效對於不同的容器有不同的表現形式。
（1）vector、deque
對於這兩種順序容器來說，在刪除元素時會導致當前未知之後的迭代器都會失效。vector和deque中的元素在刪除之後，當前位置之後的元素的位置會向前移動（第一層失效）。而對於插入操作來說，由於vector、deque的存在空間時連續的，所以在插入元素時可能會導致內存重新分配的問題（第二層失效），如果內存沒有重新分配，迭代器就不會失效。
（2）list
list的空間時動態分配的，空間本身就不連續，所以插入一般不會產生迭代器失效問題，在刪除時會導致第一層迭代器失效問題。
（3）map、set
刪除map和set的元素，會導致當前的迭代器失效，但不會影響下一個元素的迭代器。插入也不會導致迭代器失效。
五、map和set又什麼區別，分別是如何實現的？
map和set都是c++的關聯容器，其底層都是紅黑樹（RB-Tree）。由於map和set所開放的各種操作接口，紅黑數也都提供了，索引幾乎所有的map和set的操作行爲，都只是轉調紅黑數的操作行爲。
map和set的區別在於：
（1）map中的元素使key-value（關鍵字-值）對，關鍵字起到索引的作用，值則表示與索引相關聯的數據；set與之相對的就是關鍵字的簡單集合，set中每個元素只包含一個關鍵字。
（2）set的迭代器使const的，不允許修改元素的值；map允許修改value，但不允許修改key。其原因是因爲map和set是根據關鍵字來保證其有序性，如果允許修改key值的，就會破壞底層紅黑樹的結構，而這樣就會導致迭代器失效，所以STL不允許修改關鍵字，而map的數據是k-v鍵值對，是通過k值來索引v的值，所有v的修改，並不會影響到底層紅黑樹的結構，所以STL允許修改map的value值
（3）map支持下標操作，set不支持下表操作。map可以用key做下標，map的下標運算符[]將關鍵字作爲下標去查找。（注意：如果map索引的下標並不存在時，map並不會報錯，而是會在自動添加該關鍵字，併爲該關鍵字對應的value賦予一個默認的值）
六、vector和list的區別？
（1）vector的底層實現是數組；而list的底層實現是雙向鏈表。
（2）vector的內存的空間時連續的；而list的內存空間時不連續的。
（3）vector支持數據的隨機訪問；而list不支持數據的隨機訪問。
（4）vector在插入時如果空間不夠纔會自動申請新的空間的擴容，但容器中數據刪除時不會釋放空間；而list在每次插入和刪除都會申請和釋放空間。
（5）vector在數據的插入或刪除都可能會導致迭代器失效（插入或刪除位置後面額迭代器全部失效）；而list的在插入時不會導致迭代器失效，而在刪除時會導致當前迭代器失效。
（6）vector在刪除和插入元素時會導致內存拷貝（插入位置之後的元素需要全部後移或刪除位置的元素需要全部前移）；而list不會。
（7）vector適用於對容器中元素進行頻繁的訪問的情況；而list適用於對容器中元素進行頻繁插入和刪除的情況。
七、vector和deque的區別？
（1）vector的底層實現時數組；而deque的底層實現時“中央控制區”和緩衝的結構。
（2）vector的內存空間時連續的；而deque的內存空間是一種假的連續，實際上是不連續的。
（3）vecotr的支持數組的隨機訪問；而deque雖然也是支持使用[]的運算符，但實際上是需要通過中央控制器二次尋址的，效率比vector略低。
（4）vector在空間不夠重新申請新空間策略是先申請一塊比原來空間大的空間（1.5倍或兩倍）將原來的數據拷貝一份到新的空間中，然後將原來的空間的釋放；而deque的策略是申請一塊固定大小（默認大小：512bytes）的空間，然後將該空間的地址存放在中央控制器中，並沒有數據拷貝和空間的釋放的過程，所以擴容時deque的效率要高於vector。
（5）vector在對尾部進行插入和刪除的效率時O(1)；而deque在尾部和頭部的插入和刪除的效率都是O(1)。
（6）vector適用於對容器中元素進行頻繁的訪問的情況；而deque的適用於元素的頻繁訪問，並且在數據需要在頭部和尾部進行插入和刪除的情況。
八、容器容量和容器大小（capacity和size）
（1）容器容量：容器所能容納元素的個數，通常大於容器的實際存儲元素的個數。
s.capacity();//查看容器容量
s.reserve(len);//擴展當前容器的容量，如果len大於當前容器容量，那麼將會將容器的容量擴展爲len，且不會對新擴展的空間進行初始化；當len小於等於當前容器容量時，什麼也不做。
（2）容器大小：容器中當前存在元素的個數。
s.size();//查看當前容器的中元素的個數
s.resize(len);//設置當前容器的容量，如個len大於當前容器中元素的個數，新增的元素將並初始化爲0。len小於容器的實際大小時，會將len之後的元素的全部清除爲0。
通過情況向容器的容量是大於等於容器的大小的，就像杯子和杯子中的水的關係。一般需要容器的大小不會引起內存的重新分配（向杯子中加水），但修改容器的容量就會導致容器內存的重新分配（原來的杯子太小了，需要換新的杯子）。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> intArr;
intArr.push_back(1);
intArr.push_back(2);
intArr.push_back(3);
intArr.push_back(4);
intArr.push_back(5);
intArr.push_back(6);
cout << "1、修改前：容器size：" << intArr.size() << "，容器capacity：" << intArr.capacity() << endl;
vector<int>::iterator viter = intArr.begin();
for (; viter != intArr.end(); ++viter)
{
cout << *viter << ",";
}
cout << endl;
intArr.resize(3);
intArr.reserve(3);
cout << "2、修改後、容器size：" << intArr.size() << "，容器capacity：" << intArr.capacity() << endl;
viter = intArr.begin();
for (; viter != intArr.end();++viter)
{
cout << *viter << ",";
}
cout << endl;
intArr.resize(6);
intArr.reserve(10);
cout << "3、修改後、容器size：" << intArr.size() << "，容器capacity：" << intArr.capacity() << endl;
viter = intArr.begin();
for (; viter != intArr.end(); ++viter)
{
cout << *viter << ",";
}
cout << endl;
return 0;
}
