C++標準容器

C++ 裏的容器很多，但可以按照不同的標準進行分類，常見的一種分類是依據元素的訪問方式，分成順序容器、有序容器和無序容器三大類別。

1. 容器的基本特徵

容器就是對數據結構的抽象和封裝，即能夠“容納”“存放”元素的一些數據結構。
C++ 標準庫裏的容器幫助我們實現了最基本和最經典的數據結構，且容器的性能和優化水平已經非常完善，這一塊不需要自己造輪子。
容器的基本特性：保存元素採用的是“值”（value）語義，容器裏存儲的是元素的拷貝、副本，而不是引用。

關於拷貝操作

容器操作元素的很大一塊成本就是值的拷貝，如果元素比較大，或者非常多，那麼操作時的拷貝開銷就會很高，性能也就不會太好。常用的解決方法如下：

• 方法1：爲元素實現轉移構造和轉移賦值函數，在加入容器的時候使用 std::move() 來“轉移”，減少元素複製的成本：

Point p;                        // 一個拷貝成本很高的對象

v.push_back(p);                // 存儲對象，拷貝構造，成本很高
v.push_back(std::move(p));    // 定義轉移構造後就可以轉移存儲，降低成本

• 方法2：使用 C++11 爲容器新增加的 emplace 操作函數，它可以“就地”構造元素，免去了構造後再拷貝、轉移的成本，不但高效，而且用起來也很方便：

v.emplace_back(...);            // 直接在容器裏構造元素，不需要拷貝或者轉移

• 方法3： 使用指針
  可以使用智能指針 unique_ptr/shared_ptr，來自動管理元素。
  一般情況下，shared_ptr 是一個更好的選擇，它的共享語義與容器的值語義基本一致。
  使用 unique_ptr 就要當心，它不能被拷貝，只能被轉移。

注意： 不建議在容器裏存放元素的指針，來間接保存元素。
原因： 指針的開銷很低，但因爲它是“間接”持有，導致不能利用容器自動銷燬元素的特性，而且必須要自己手動管理元素的生命週期，非常容易出錯，且有內存泄漏的隱患。

2. 容器的具體分類

C++中標準容器分3類：順序容器、有序容器和無序容器，如下圖，圖片來自[羅劍鋒c++實戰筆記]：
優先選擇的應該是 array 和 vector，因爲速度最快，開銷最低；

• list 是鏈表結構，插入刪除的效率高，但查找效率低；
• 有序容器是紅黑樹結構，對 key 自動排序，查找效率高，但有插入成本；
• 無序容器是散列表結構，由 hash 值計算存儲位置，查找和插入的成本都很低；
• 有序容器和無序容器都屬於關聯容器，元素有 key 的概念，操作元素實際上是在操作 key，所以要定義對 key 的比較函數或者散列函數。

Trick：多利用類型別名，而不要“寫死”容器定義。因爲容器的大部分接口是相同的，所以只要變動別名定義，就能夠隨意改換不同的容器，對於開發、測試都非常方便。