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STL容器类

清风伴月
 清风伴月
发布于 2017/05/10 14:02
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STL容器类

STL(Standard Template Library)的六大组件:容器(containers)、迭代器(iterators)、空间配置器(allocator)、配接器(adapters)、算法(algorithms)、仿函数(functors)六个部分。

交互关系:容器通过空间配置器取得数据存储空间,空间配置器通过迭代器存取容器的内容,仿函数可以协助空间配置器完成不同的策略变化,配接器可以修饰或套接仿函数。

容器类包括“顺序存储结构”(vector,list,deque等)和“关联存储结构”(set,map,multiset,multimap等)。

若需要存储的元素数在编译器间就可以确定,可以使用数组来存储,否则,就需要用到容器类了。

1、vector

    连续存储结构,每个元素在内存上是连续的;

    支持高效的随机访问和在尾端插入/删除操作,但其他位置的插入/删除操作效率低下;

2、deque

    连续存储结构,即其每个元素在内存上也是连续的,类似于vector,不同之处在于,deque提供了两级数

    组结构,第一级完全类似于vector,代表实际容器;另一级维护容器的首位地址。

    这样,deque除了具有vector的所有功能外,还支持高效的首端插入/删除操作。

3、list

    非连续存储结构,具有双链表结构,每个元素维护一对前向和后向指针,因此支持前向/后向遍历。

    支持高效的随机插入/删除操作,但随机访问效率低下,且由于需要额外维护指针,开销也比较大。

4、vector - list - deque:

    a、若需要随机访问操作,则选择vector;

    b、若已经知道需要存储元素的数目, 则选择vector;

    c、若需要随机插入/删除(不仅仅在两端),则选择list

    d、只有需要在首端进行插入/删除操作的时候,才选择deque,否则都选择vector。

    e、若既需要随机插入/删除,又需要随机访问,则需要在vector与list间做个折中。

    f、当要存储的是大型负责类对象时,list要优于vector;当然这时候也可以用vector来存储指向对象的指针,同样会取得较高的效率,但是指针的维护非常容易出错,因此不推荐使用。

5、capacity - size

    a、capacity是容器需要增长之前,能够盛的元素总数;只有连续存储的容器才有capacity的概念(例如vector,deque,string),list不需要capacity。

    b、size是容器当前存储的元素的数目。

    c、vector默认的容量初始值,以及增长规则是依赖于编译器的。

6、用vector存储自定义类对象时,自定义类对象须满足:

    a、有可供调用的无参构造函数(默认的或自定义的);

    b、有可用的拷贝赋值函数(默认的或自定义的)

7、迭代器iterator

    a、vector与deque的迭代器支持算术运算,list的迭代器只能进行++/--操作,不支持普通的算术运算。

列表概述

标准容器类

说明

顺序性容器

vector

从后面快速的插入与删除,直接访问任何元素

deque

从前面或后面快速的插入与删除,直接访问任何元素

list

双链表,从任何地方快速插入与删除

关联容器

set

快速查找,不允许重复值

multiset

快速查找,允许重复值

map

一对多映射,基于关键字快速查找,不允许重复值

multimap

一对多映射,基于关键字快速查找,允许重复值

容器适配器

stack

后进先出

queue

先进先出

priority_queue

最高优先级元素总是第一个出列

所有标准库共有函数

默认构造函数

提供容器默认初始化的构造函数。

复制构造函数

将容器初始化为现有同类容器副本的构造函数

析构函数

不再需要容器时进行内存整理的析构函数

empty

容器中没有元素时返回true,否则返回false

max_size

返回容器中最大元素个数

size

返回容器中当前元素个数

operator=

将一个容器赋给另一个容器

operator<

如果第一个容器小于第二个容器,返回true,否则返回false,

operator<=

如果第一个容器小于或等于第二个容器,返回true,否则返回false

operator>

如果第一个容器大于第二个容器,返回true,否则返回false

operator>=

如果第一个容器大于或等于第二个容器,返回true,否则返回false

operator==

如果第一个容器等于第二个容器,返回true,否则返回false

operator!=

如果第一个容器不等于第二个容器,返回true,否则返回false

swap

交换两个容器的元素

其中operator>,operator>=,operator<,operator<=,operator==,operator!=均不适用于priority_queue

顺序容器和关联容器共有函数

begin

该函数两个版本返回iterator或const_iterator,引用容器第一个元素

end

该函数两个版本返回iterator或const_iterator,引用容器最后一个元素后面一位

rbegin

该函数两个版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator,引用容器最后一个元素

rend

该函数两个版本返回reverse_iterator或const_reverse_iterator,引用容器第一个元素前面一位

erase

从容器中清除一个或几个元素

clear

清除容器中所有元素

下表显示了顺序容器和关联容器中常用的typedef,这些typedef常用于变量、参数和函数返回值的一般性声明。

value_type

容器中存放元素的类型

reference

容器中存放元素类型的引用

const_reference

容器中存放元素类型的常量引用,这种引用只能读取容器中的元素和进行const操作

pointer

容器中存放元素类型的指针

iterator

指向容器中存放元素类型的迭代器

const_iterator

指向容器中存放元素类型的常量迭代器,只能读取容器中的元素

reverse_iterator

指向容器中存放元素类型的逆向迭代器,这种迭代器在容器中逆向迭代

const_reverse_iterator

指向容器中存放元素类型的逆向迭代器,只能读取容器中的元素

difference_type

引用相同容器的两个迭代器相减结果的类型(list和关联容器没有定义operator-)

size_type

用于计算容器中项目数和检索顺序容器的类型(不能对list检索)

8、序列类容器

(1)vector向量相当于一个数组

    在内存中分配一块连续的内存空间进行存储。支持不指定vector大小的存储。STL内部实现时,首先分配一个非常大的内存空间预备进行存储,即capacity()函数返回的大小,当超过此分配的空间时再整体重新放分配一块内存存储,这给人以vector可以不指定vector即一个连续内存的大小的感觉。通常此默认的内存分配能完成大部分情况下的存储。

   优点:(1) 不指定一块内存大小的数组的连续存储,即可以像数组一样操作,但可以对此数组进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back()

         (2) 随机访问方便,即支持[ ]操作符和vector.at()

         (3) 节省空间。

   缺点:(1) 在内部进行插入删除操作效率低。

         (2) 只能在vector的最后进行push和pop,不能在vector的头进行push和pop。

         (3) 当动态添加的数据超过vector默认分配的大小时要进行整体的重新分配、拷贝与释放

(2)list 双向链表

    每一个结点都包括一个信息快Info、一个前驱指针Pre、一个后驱指针Post。可以不分配必须的内存大小方便的进行添加和删除操作。使用的是非连续的内存空间进行存储。

   优点:(1) 不使用连续内存完成动态操作。

        (2) 在内部方便的进行插入和删除操作

        (3) 可在两端进行push、pop

   缺点:(1) 不能进行内部的随机访问,即不支持[ ]操作符和vector.at()

         (2) 相对于verctor占用内存多

(3) deque   双端队列 double-end queue

   deque是在功能上合并了vector和list。

   优点:(1) 随机访问方便,即支持[ ]操作符和vector.at()

         (2) 在内部方便的进行插入和删除操作

         (3) 可在两端进行push、pop

   缺点:(1) 占用内存多

使用区别:

     1)如果你需要高效的随即存取,而不在乎插入和删除的效率,使用vector

     2)如果你需要大量的插入和删除,而不关心随机存取,则应使用list

     3)如果你需要随机存取,而且关心两端数据的插入和删除,则应使用deque

© 著作权归作者所有

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