C++ 笔记40STL 教程

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2021-09-26 2021-09-26 约 1342 字预计阅读 3 分钟次阅读

C++ STL 教程

在前面的章节中，我们已经学习了 C++ 模板的概念。C++ STL（标准模板库）是一套功能强大的 C++ 模板类，提供了通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。

C++ 标准模板库的核心包括以下三个组件：

组件	描述
容器（Containers）	容器是用来管理某一类对象的集合。C++ 提供了各种不同类型的容器，比如 deque、list、vector、map 等。
算法（Algorithms）	算法作用于容器。它们提供了执行各种操作的方式，包括对容器内容执行初始化、排序、搜索和转换等操作。
迭代器（iterators）	迭代器用于遍历对象集合的元素。这些集合可能是容器，也可能是容器的子集。

这三个组件都带有丰富的预定义函数，帮助我们通过简单的方式处理复杂的任务。

下面的程序演示了向量容器（一个 C++ 标准的模板），它与数组十分相似，唯一不同的是，向量在需要扩展大小的时候，会自动处理它自己的存储需求：

实例

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
int main()
{
   // 创建一个向量存储 int
   vector<int> vec; 
   int i;
 
   // 显示 vec 的原始大小
   cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 推入 5 个值到向量中
   for(i = 0; i < 5; i++){
      vec.push_back(i);
   }
 
   // 显示 vec 扩展后的大小
   cout << "extended vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 访问向量中的 5 个值
   for(i = 0; i < 5; i++){
      cout << "value of vec [" << i << "] = " << vec[i] << endl;
   }
 
   // 使用迭代器 iterator 访问值
   vector<int>::iterator v = vec.begin();
   while( v != vec.end()) {
      cout << "value of v = " << *v << endl;
      v++;
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

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vector size = 0
extended vector size = 5
value of vec [0] = 0
value of vec [1] = 1
value of vec [2] = 2
value of vec [3] = 3
value of vec [4] = 4
value of v = 0
value of v = 1
value of v = 2
value of v = 3
value of v = 4

关于上面实例中所使用的各种函数，有几点要注意：

push_back( ) 成员函数在向量的末尾插入值，如果有必要会扩展向量的大小。
size( ) 函数显示向量的大小。
begin( ) 函数返回一个指向向量开头的迭代器。
end( ) 函数返回一个指向向量末尾的迭代器。

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C++ STL 之 vector 的 capacity 和 size 属性区别

size 是当前 vector 容器真实占用的大小，也就是容器当前拥有多少个容器。

capacity 是指在发生 realloc 前能允许的最大元素数，即预分配的内存空间。

当然，这两个属性分别对应两个方法：resize() 和 reserve()。

使用 resize() 容器内的对象内存空间是真正存在的。

使用 reserve() 仅仅只是修改了 capacity 的值，容器内的对象并没有真实的内存空间(空间是"野"的)。

此时切记使用[ ]操作符访问容器内的对象，很可能出现数组越界的问题。

下面用例子进行说明：

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#include <iostream>
#include <vector>

using std::vector;
int main(void)
{
    vector<int> v;
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;
    v.reserve(10);
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;
    v.resize(10);
    v.push_back(0);
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

运行结果为：(win 10 + VS2010)

注：对于 reserve(10) 后接着直接使用 [] 访问越界报错(内存是野的)，大家可以加一行代码试一下，我这里没有贴出来。

这里直接用[]访问，vector 退化为数组，不会进行越界的判断。此时推荐使用 at()，会先进行越界检查。

相关引申：针对 capacity 这个属性，STL 中的其他容器，如 list map set deque，由于这些容器的内存是散列分布的，因此不会发生类似 realloc() 的调用情况，因此我们可以认为 capacity 属性针对这些容器是没有意义的，因此设计时这些容器没有该属性。在 STL 中，拥有 capacity 属性的容器只有 vector 和 string。

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