107 C++ STL 容器分类，array，vector详解

STL 的组成部分是个重要的部分，先回忆一下

容器，迭代器，算法（函数），分配器（分配内存），适配器，仿函数

一容器的分类.

vector ， list，map

容器是保存数据，用于管理一大堆数据。

分为三大类

第一类：顺序容器，sqquence containers.放进去在哪里，这个元素就排在哪里，例如，array， vector，deque，list，forward_list

第二类：关联容器 associative containers ，一般都是键值对.特别适合做查找。

关联容器你只能控制插入的数据，不能控制插入的位置。

set, map, multiset,multimap，hash_set,hash_map

第三类：无序容器 unordered containers C++11推出来的。

元素的位置不重要，重要的是这个元素是否在这个集合里面。

无序容器实际上也属于一种关联容器。

无序容器里面的元素可能随着新的元素的增加让原来元素的位置发生变化，这是无序容器内部的算法决定的。

unordered set/ multiset

unordered map/ multimap

二容器的说明和应用事项例

array: 是一个顺序容器，其实是一个数组，大小是固定的，刚开始申请的大小是多少，就是多少，不能扩展。

#include <array>

std::array C++文档说明

< cpp‎ | container

在标头 `<array>` 定义
template< class T, std::size_t N > struct array;		(C++11 起)

std::array 是封装固定大小数组的容器。

此容器是一个聚合类型，其语义等同于保有一个 C 风格数组 T[N] 作为其唯一非静态数据成员的结构体。不同于 C 风格数组，它不会自动退化成 T* 。它能作为聚合类型聚合初始化，只要有至多 N 个能转换成 T 的初始化器： std::array<int, 3> a = {1,2,3}; 。

该结构体结合了 C 风格数组的性能、可访问性与容器的优点，比如可获取大小、支持赋值、随机访问迭代器等。

std::array 满足容器 (Container) 和可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求，除了默认构造的 array 是非空的，以及进行交换的复杂度是线性，它满足连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)的要求并部分满足序列容器 (SequenceContainer) 的要求。

当其长度为零时 array （ N == 0 ）有特殊情况。此时， array.begin() == array.end() ，并拥有某个唯一值。在零长 array 上调用 front() 或 back() 是未定义的。

亦可将 array 当做拥有 N 个同类型元素的元组。

迭代器非法化

按照规则，指向 array 的迭代器在 array 的生存期间决不非法化。然而要注意，在 swap 时，迭代器将继续指向同一 array 的元素，并将改变元素的值。

测试验证：

#include <array>//STL array
void main() {array<string, 5> arr = {"nihao","ilovelovelovelovelovelovelovelove","wang"};cout << arr.size() << endl;//5cout << arr.max_size()<<endl;//5for (int i = 0; i < arr.size(); ++i) {cout << &arr[i] << endl;//将arr 数组中的每一个地址打印出来const char *p = arr[i].c_str();//将arr中的指向的string转化成 c风格的字符串cout << p << endl;//打印这些字符串printf(" p = %p\n",p);//将这些字符串的地址打印出来}
}

5
5
012FFAFC
nihaop = 012FFB00
012FFB18
ilovelovelovelovelovelovelovelovep = 017677E0
012FFB34
wangp = 012FFB38
012FFB50p = 012FFB54
012FFB6Cp = 012FFB70

这里涉及到string 在布局问题，可以查看

102 C++ string内存模型分析-CSDN博客

vector 详解

从下图我们就能知道，

1.vector 是顺序存储的，从vector的末尾加资源或者删除资源都很快。 push_back();

2.往中间插入元素可能导致很多后续元素都要执行重新构造，析构，效率会非常的低

3.查找速度不会快.

4.vector容器内存也是挨着的。

5.vector 是可变大小的容器。

6.从4和5可以推断出：当存储多个Teacher的时候，会有问题发生。

当第一次存储一个Teacher的时候，vector只会开出一个容纳一个 Teacher size的空间。

当第二次存储另一个Teacher的时候，vector为了保证内存连续，则会重新开辟一个可以容纳2个Teacher的空间大小，然后将Teacher1 copy构造过来。然后加上一个Teacher2.

当第三次存储第三个Teacher的时候，vector为了保证内存连续，则会重新开辟一个可以容纳3个Teacher的空间大小，然后将Teacher1 和 Teacher2 copy构造过来。然后加上一个Teacher3

7.怎么改良这个呢？

vector虽然好用，但是从上述能看出来，这玩意是因为每次都搞一个空间，导致Teacher 类的，构造函数，copy 构造函数，析构函数，会被频繁的调用，这很影响效率。实际上，由于代码是我们自己写的，在某些情况下，我们很容易知道，大概这个vector会容纳多少个Teacher，因此可以在开始的时候，通过 vector.

问题发生时的代码

void main() {vector<Teacher6> vec;for (int i = 0; i < 5; ++i) {cout << "start i = " << i << endl;vec.push_back(Teacher6(i));//start i = 0//	Teacher6 gouzao mage = 0 this = 0093F6D8  //先构造 Teacher6(0)//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02680  obj = 0093F6D8//然后将Teacher6(i)通过copy 构造 copy 给 vector中//	Teacher6 xigou  this = 0093F6D8 //然后将Teacher6(0) 析构//	start i = 1//	Teacher6 gouzao mage = 1 this = 0093F6D8//先构造 Teacher6(1)//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E00D84  obj = 0093F6D8//然后将Teacher6(i)通过copy 构造 copy 给 vecto//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E00D80  obj = 00E02680 //将vector 中的第一个元素通过 copy 构造到新的位置上//	Teacher6 xigou  this = 00E02680 //将之前的vector中的元素析构//	Teacher6 xigou  this = 0093F6D8 //把 Teacher6(1)析构了//	start i = 2//	Teacher6 gouzao mage = 2 this = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E00B20  obj = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E00B18  obj = 00E00D80//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E00B1C  obj = 00E00D84//	Teacher6 xigou  this = 00E00D80//	Teacher6 xigou  this = 00E00D84//	Teacher6 xigou  this = 0093F6D8//	start i = 3//	Teacher6 gouzao mage = 3 this = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00DF6E24  obj = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00DF6E18  obj = 00E00B18//	Teacher6 copy gouzao  this = 00DF6E1C  obj = 00E00B1C//	Teacher6 copy gouzao  this = 00DF6E20  obj = 00E00B20//	Teacher6 xigou  this = 00E00B18//	Teacher6 xigou  this = 00E00B1C//	Teacher6 xigou  this = 00E00B20//	Teacher6 xigou  this = 0093F6D8//	start i = 4//	Teacher6 gouzao mage = 4 this = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02B40  obj = 0093F6D8//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02B30  obj = 00DF6E18//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02B34  obj = 00DF6E1C//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02B38  obj = 00DF6E20//	Teacher6 copy gouzao  this = 00E02B3C  obj = 00DF6E24//	Teacher6 xigou  this = 00DF6E18//	Teacher6 xigou  this = 00DF6E1C//	Teacher6 xigou  this = 00DF6E20//	Teacher6 xigou  this = 00DF6E24//	Teacher6 xigou  this = 0093F6D8//	Teacher6 xigou  this = 00E02B30//	Teacher6 xigou  this = 00E02B34//	Teacher6 xigou  this = 00E02B38//	Teacher6 xigou  this = 00E02B3C//	Teacher6 xigou  this = 00E02B40}
}

改动后的代码：

void main() {vector<Teacher6> vec;cout << vec.capacity() << endl;cout << vec.size() << endl;vec.reserve(10);cout << vec.capacity() << endl;cout << vec.size() << endl;for (int i = 0; i < 5; ++i) {cout << "start i = " << i << endl;vec.push_back(Teacher6(i));}//  0//	0//	10//  0//  start i = 0//	Teacher6 gouzao mage = 0 this = 00D9F8D0//	Teacher6 copy gouzao  this = 014B6E18  obj = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 00D9F8D0//	start i = 1//	Teacher6 gouzao mage = 1 this = 00D9F8D0//	Teacher6 copy gouzao  this = 014B6E1C  obj = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 00D9F8D0//	start i = 2//	Teacher6 gouzao mage = 2 this = 00D9F8D0//	Teacher6 copy gouzao  this = 014B6E20  obj = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 00D9F8D0//	start i = 3//	Teacher6 gouzao mage = 3 this = 00D9F8D0//	Teacher6 copy gouzao  this = 014B6E24  obj = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 00D9F8D0//	start i = 4//	Teacher6 gouzao mage = 4 this = 00D9F8D0//	Teacher6 copy gouzao  this = 014B6E28  obj = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 00D9F8D0//	Teacher6 xigou  this = 014B6E18//	Teacher6 xigou  this = 014B6E1C//	Teacher6 xigou  this = 014B6E20//	Teacher6 xigou  this = 014B6E24//	Teacher6 xigou  this = 014B6E28
}

特别注意的是：vector 的不恰当使用，会造成效率很低，使用时要非常小心