C++ 标准库容器的常用成员函数

目录

C++ 标准库容器简介

通用成员函数

1. 大小相关

size()

empty()

max_size()

2. 元素访问

operator[]

at(size_t n)

front()

back()

3. 修改容器

push_back(const T& value)

pop_back()

clear()

insert()

erase()

4. 迭代器相关

begin()

end()

rbegin() 和 rend()

std::vector 的特有成员函数 

1. capacity()

2. reserve(size_t n)

3. resize(size_t n)

4. shrink_to_fit()（C++11 起）

其他容器的特有函数（简单介绍）

std::list：

std::map：

std::set：

C++ 标准库提供了多种容器（如 std::vector、std::list、std::map 等），这些容器都有一些通用的成员函数，也有一些特定于容器类型的函数。

C++ 标准库容器简介

C++ 标准库容器在 <vector>、<list>、<map> 等头文件中定义，属于 STL（标准模板库）的一部分。常见的容器包括：

• 顺序容器：std::vector（动态数组）、std::array（固定数组）、std::list（双向链表）、std::deque（双端队列）。

• 关联容器：std::map（键值对映射）、std::set（唯一键集合）。

• 无序容器：std::unordered_map、std::unordered_set（哈希表实现）。

每个容器都有一套成员函数，用于操作容器中的元素、管理大小和访问数据。

通用成员函数

大多数容器都支持以下通用成员函数（部分可能因容器类型略有差异）：

1. 大小相关

• size()

  • 返回容器当前元素个数。

  • 返回类型：size_t（无符号整数）。

  • 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << vec.size();  // 输出 3

empty()

• 检查容器是否为空。

• 返回类型：bool（true 表示空）。

• 示例：

std::vector<int> vec;
std::cout << vec.empty();  // 输出 1 (true)
vec.push_back(1);
std::cout << vec.empty();  // 输出 0 (false)

max_size()

• 返回容器理论上能容纳的最大元素个数（受内存限制）。

• 返回类型：size_t。

• 示例：

std::vector<int> vec;
std::cout << vec.max_size();  // 输出很大数字（如 2³²-1 或 2⁶⁴-1）

2. 元素访问

• operator[]

  • 通过索引访问元素（不检查越界）。

  • 返回类型：元素类型的引用（T&）。

  • 只适用于支持随机访问的容器（如 vector, deque）。

  • 示例：

std::vector<int> vec = {10, 20, 30};
std::cout << vec[1];  // 输出 20
vec[1] = 50;          // 修改为 50

at(size_t n)

• 通过索引访问元素（带越界检查，抛出 std::out_of_range 异常）。

• 返回类型：元素类型的引用（T&）。

• 示例：

std::vector<int> vec = {10, 20};
std::cout << vec.at(1);  // 输出 20
// vec.at(5);  // 抛出异常：out of range

front()

• 返回第一个元素的引用。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << vec.front();  // 输出 1

back()

• 返回最后一个元素的引用。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << vec.back();  // 输出 3

3. 修改容器

• push_back(const T& value)

  • 在容器末尾添加一个元素（vector, list, deque 支持）。

  • 示例：

std::vector<int> vec;
vec.push_back(42);  // vec = {42}

pop_back()

• 删除最后一个元素（不返回）。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.pop_back();  // vec = {1, 2}

clear()

• 删除所有元素，使容器变空。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.clear();  // vec 变空，size() == 0

insert()

• 在指定位置插入元素（具体参数因容器不同）。

• 示例（vector）：

std::vector<int> vec = {1, 3};
vec.insert(vec.begin() + 1, 2);  // vec = {1, 2, 3}

erase()

• 删除指定位置或范围的元素。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.erase(vec.begin());  // vec = {2, 3}

4. 迭代器相关

• begin()

  • 返回指向第一个元素的迭代器。

  • 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
auto it = vec.begin();  // it 指向 1

end()

• 返回指向末尾后一位置的迭代器（不指向最后一个元素）。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
auto it = vec.end();  // 指向 3 之后的“哨兵”位置

rbegin() 和 rend()

• 返回反向迭代器（从末尾向开头遍历）。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
auto rit = vec.rbegin();  // 指向 3

std::vector 的特有成员函数 

1. capacity()

• 返回当前分配的内存容量（可能大于 size()）。

• 示例：

std::vector<int> vec;
vec.push_back(1);
std::cout << vec.capacity();  // 可能输出 1、2、4（实现依赖）

2. reserve(size_t n)

• 预分配内存空间，避免频繁扩展。

• 示例：

std::vector<int> vec;
vec.reserve(10);  // 预留空间给 10 个元素
vec.push_back(1);  // 不会重新分配内存

3. resize(size_t n)

• 调整容器大小，多余元素删除，缺少元素用默认值填充。

• 示例：

std::vector<int> vec = {1, 2};
vec.resize(4);  // vec = {1, 2, 0, 0}
vec.resize(1);  // vec = {1}

4. shrink_to_fit()（C++11 起）

• 缩小容量以匹配当前大小（非强制，可能无效）。

• 示例：

std::vector<int> vec(100);  // 容量 >= 100
vec.resize(10);
vec.shrink_to_fit();  // 试图将容量缩小到 10

其他容器的特有函数（简单介绍）

• std::list：

  • push_front()：在头部添加元素。

  • pop_front()：删除头部元素。

• std::map：

  • find(key)：查找键对应的元素。

  • insert({key, value})：插入键值对。

• std::set：

  • count(value)：检查值是否存在（返回 0 或 1）。