深入解析C STL中的常用容器

這裡我們不涉及容器的基本操作之類，只是要討論一下各個容器其各自的特點。stl中的常用容器包括：順序性容器（vector、deque、list）、關聯容器（map、set）、容器介面卡（queue、stac）

stl是c/c++開發中乙個非常重要的模板，而其中定義的各種容器也是非常方便我們大家使用。下面，我們就**某些常用的容器。這裡我們不涉及容器的基本操作之類，只是要討論一下各個容器其各自的特點。stl中的常用容器包括：順序性容器（vector、deque、list）、關聯容器（map、set）、容器介面卡（queue、stac）。

1、順序性容器

（1）vector

vector是一種動態陣列，在記憶體中具有連續的儲存空間，支援快速隨機訪問。由於具有連續的儲存空間，所以在插入和刪除操作方面，效率比較慢。vector有多個建構函式，預設的建構函式是構造乙個初始長度為0的記憶體空間，且分配的記憶體空間是以2的倍數動態增長的，即記憶體空間增長是按照20,21,22,23.....增長的，在push_back的過程中，若發現分配的記憶體空間不足，則重新分配一段連續的記憶體空間，其大小是現在連續空間的2倍，再將原先空間中的元素複製到新的空間中，效能消耗比較大，尤其是當元素是非內部資料時(非內部資料往往構造及拷貝建構函式相當複雜)。vector的另乙個常見的問題就是clear操作。clear函式只是把vector的size清為零，但vector中的元素在記憶體中並沒有消除，所以在使用vector的過程中會發現記憶體消耗會越來越多，導致記憶體洩露，現在經常用的方法是swap函式來進行解決：

複製**

**如下:

vectorv;

v.push_back(1);

v.push_back(2);

v.push_back(1);

v.push_back(2);

vector().swap(v);

//或者 v.swap(vector());

利用swap函式，和臨時物件交換，使v物件的記憶體為臨時物件的記憶體，而臨時物件的記憶體為v物件的記憶體。交換以後，臨時物件消失，釋放記憶體。

（2）deque

deque和vector類似，支援快速隨機訪問。二者最大的區別在於，vector只能在末端插入資料，而deque支援雙端插入資料。deque的記憶體空間分布是小片的連續，小片間用鍊錶相連，實際上內部有乙個map的指標。deque空間的重新分配要比vector快，重新分配空間後，原有的元素是不需要拷貝的。

（3）list

list是乙個雙向鍊錶，因此它的記憶體空間是可以不連續的，通過指標來進行資料的訪問，這使list的隨機儲存變得非常低效，因此list沒有提供操作符的過載。但list可以很好地支援任意地方的插入和刪除，只需移動相應的指標即可。

（4）在實際使用時，如何選擇這三個容器中哪乙個，應根據你的需要而定，一般應遵循下面的原則：

1) 如果你需要高效的隨即訪問，而不在乎插入和刪除的效率，使用vector

2) 如果你需要大量的插入和刪除，而不關心隨即訪問，則應使用list

3) 如果你需要隨即訪問，而且關心兩端資料的插入和刪除，則應使用deque

2、關聯容器

（1）map

map是一種關聯容器，該容器用唯一的關鍵字來對映相應的值，即具有key-value功能。map內部自建一棵紅黑樹（一種自平衡二叉樹），這棵樹具有資料自動排序的功能，所以在map內部所有的資料都是有序的，以二叉樹的形式進行組織。

這是map的模板：

template < class key, class t, class compare= less, class allocator=allocator< pair> > class map;

從模板中我們可以看出，再構造map時，是按照一定的順序進行的。map的插入和刪除效率比其他序列的容器高，因為對關聯容器來說，不需要做記憶體的拷貝和移動，只是指標的移動。由於map的每個資料對應紅黑樹上的乙個節點，這個節點在不儲存你的資料時，是占用16個位元組的，乙個父節點指標，左右孩子指標，還有乙個列舉值（標示紅黑色），所以map的其中的乙個缺點就是比較占用記憶體空間。

（2）set

set也是一種關聯性容器，它同map一樣，底層使用紅黑樹實現，插入刪除操作時僅僅移動指標即可，不涉及記憶體的移動和拷貝，所以效率比較高。set中的元素都是唯一的，而且預設情況下會對元素進行公升序排列。所以在set中，不能直接改變元素值，因為那樣會打亂原本正確的順序，要改變元素值必須先刪除舊元素，再插入新元素。不提供直接訪問元素的任何操作函式，只能通過迭代器進行間接訪問。

set模板原型：

template , class alloc=stl_default_allocator(key) > class set;

set支援集合的交(set_intersection)、差(set_difference)、並(set_union)及對稱差(set_symmetric_difference) 等一些集合上的操作。

3、容器介面卡

（1）queue

queue是乙個佇列，實現先進先出功能，queue不是標準的stl容器，卻以標準的stl容器為基礎。queue是在deque的基礎上封裝的。之所以選擇deque而不選擇vector是因為deque在刪除元素的時候釋放空間，同時在重新申請空間的時候無需拷貝所有元素。

其模板為：

template < typename _sequence="deque<_tp" typeneam _tp,> > class queue;

（2）stack

stack是實現先進後出的功能，和queue一樣，也是內部封裝了deque，這也是為啥稱為容器介面卡的原因吧（純屬猜測）。自己不直接維護被控序列的模板類，而是它儲存的容器物件來為它實現所有的功能。stack的源**原理和實現方式均跟queue相同。

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C STL中的容器

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