STL總結(jié)與常見(jiàn)面試題+資料

1 STL概述

為了建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的一套標(biāo)準(zhǔn)，并且降低他們之間的耦合關(guān)系，以提升各自的獨(dú)立性、彈性、交互操作性(相互合作性,interoperability),誕生了STL。

STL提供了六大組件，彼此之間可以組合套用，這六大組件分別是:容器、算法、迭代器、仿函數(shù)、適配器（配接器）、空間配置器。

• 容器：各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如vector、list、deque、set、map等,用來(lái)存放數(shù)據(jù)，從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，STL容器是一種class template。

• 算法：各種常用的算法，如sort、find、copy、for_each。從實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，STL算法是一種function tempalte.

• 迭代器：扮演了容器與算法之間的膠合劑，共有五種類(lèi)型，從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，迭代器是一種將operator* , operator-> , operator++,operator–等指針相關(guān)操作予以重載的class template. 所有STL容器都附帶有自己專(zhuān)屬的迭代器，只有容器的設(shè)計(jì)者才知道如何遍歷自己的元素。原生指針(native pointer)也是一種迭代器。

• 仿函數(shù)：行為類(lèi)似函數(shù)，可作為算法的某種策略。從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，仿函數(shù)是一種重載了operator()的class 或者class template

• 適配器：一種用來(lái)修飾容器或者仿函數(shù)或迭代器接口的東西。

• 空間配置器：負(fù)責(zé)空間的配置與管理。從實(shí)現(xiàn)角度看，配置器是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)空間配置、空間管理、空間釋放的class tempalte.

STL六大組件的交互關(guān)系，容器通過(guò)空間配置器取得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，算法通過(guò)迭代器存儲(chǔ)容器中的內(nèi)容，仿函數(shù)可以協(xié)助算法完成不同的策略的變化，適配器可以修飾仿函數(shù)。

2 STL的優(yōu)點(diǎn)：

1. STL 是 C++的一部分，因此不用額外安裝什么，它被內(nèi)建在你的編譯器之內(nèi)。
2. STL 的一個(gè)重要特性是將數(shù)據(jù)和操作分離。數(shù)據(jù)由容器類(lèi)別加以管理，操作則由可定制的算法定義。迭代器在兩者之間充當(dāng)“粘合劑”,以使算法可以和容器交互運(yùn)作
3. 程序員可以不用思考 STL 具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，只要能夠熟練使用 STL 就 OK 了。這樣他們就可以把精力放在程序開(kāi)發(fā)的別的方面。
4. STL 具有高可重用性，高性能，高移植性，跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。
5. 高可重用性：STL 中幾乎所有的代碼都采用了模板類(lèi)和模版函數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)，這相比于傳統(tǒng)的由函數(shù)和類(lèi)組成的庫(kù)來(lái)說(shuō)提供了更好的代碼重用機(jī)會(huì)。
6. 高性能：如 map 可以高效地從十萬(wàn)條記錄里面查找出指定的記錄，因?yàn)?map 是采用紅黑樹(shù)的變體實(shí)現(xiàn)的。
7. 高移植性：如在項(xiàng)目 A 上用 STL 編寫(xiě)的模塊，可以直接移植到項(xiàng)目 B 上。容器和算法之間通過(guò)迭代器進(jìn)行無(wú)縫連接。STL 幾乎所有的代碼都采用了模板類(lèi)或者模板函數(shù)，這相比傳統(tǒng)的由函數(shù)和類(lèi)組成的庫(kù)來(lái)說(shuō)提供了更好的代碼重用機(jī)會(huì)。

3 容器

STL容器就是將運(yùn)用最廣泛的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)出來(lái)。

常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組(array) , 鏈表(list), tree(樹(shù))，棧(stack), 隊(duì)列(queue), 集合(set),映射表(map), 根據(jù)數(shù)據(jù)在容器中的排列特性，這些數(shù)據(jù)分為序列式容器和關(guān)聯(lián)式容器兩種。

序列式容器強(qiáng)調(diào)值的排序，序列式容器中的每個(gè)元素均有固定的位置，除非用刪除或插入的操作改變這個(gè)位置。Vector容器、Deque容器、List容器等。

關(guān)聯(lián)式容器是非線性的樹(shù)結(jié)構(gòu)，更準(zhǔn)確的說(shuō)是二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)。各元素之間沒(méi)有嚴(yán)格的物理上的順序關(guān)系，也就是說(shuō)元素在容器中并沒(méi)有保存元素置入容器時(shí)的邏輯順序。關(guān)聯(lián)式容器另一個(gè)顯著特點(diǎn)是：在值中選擇一個(gè)值作為關(guān)鍵字key，這個(gè)關(guān)鍵字對(duì)值起到索引的作用，方便查找。Set/multiset容器 Map/multimap容器

1 array

array 是固定大小的順序容器，它們保存了一個(gè)以嚴(yán)格的線性順序排列的特定數(shù)量的元素。

測(cè)試代碼

#include<iostream>
#include<array>
using namespace std;

int main() 
{
	array<int, 8> myArr = {1,3,4,6,9};//固定大小為8
	cout << "myArr元素序列：";
	for (auto i = 0; i < 8; ++i) 
	{
		cout << myArr[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	array<int, 8> myArr1 = {2,3,4,7,8,9};//固定大小為8
	cout << "myArr1元素序列：";
	for (auto i = 0; i < 8; ++i) 
	{
		cout << myArr1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	myArr.swap(myArr1);   //交換兩個(gè)容器的內(nèi)容
	cout << "交換myArr與myArr1"<< endl;
	cout << endl;

	cout << "myArr.at(3) = " << myArr.at(3) << endl;//任意訪問(wèn)
	cout << "myArr[3] = " << myArr[3] << endl;//任意訪問(wèn)
	cout << "myArr.front() = " << myArr.front() << endl;//獲取第一個(gè)元素
	cout << "myArr.back() =  " << myArr.back() << endl;//獲取最后一個(gè)元素
	cout << "myArr.data() = " << myArr.data() << endl;//獲取第一個(gè)元素的指針
	cout << "*myArr.data() = " << *myArr.data() << endl;//獲取第一個(gè)元素的指針指向的元素

	cout << "正向迭代器遍歷容器：";
	for (auto it = myArr.begin(); it != myArr.end(); ++it) 
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	//逆向迭代器測(cè)試
	cout << "逆向迭代器遍歷容器：";
	for (auto rit = myArr.rbegin(); rit != myArr.rend(); ++rit) 
	{
		cout << *rit << " ";
	}
	cout << endl;
	//正向常迭代器測(cè)試
	cout << "正向常迭代器遍歷容器：";
	for (auto it = myArr.cbegin(); it != myArr.cend(); ++it) 
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	//逆向常迭代器測(cè)試
	cout << "逆向常迭代器遍歷容器：";
	for (auto rit = myArr.crbegin(); rit != myArr.crend(); ++rit) 
	{
		cout << *rit << " ";
	}
	cout << endl;
	if(myArr.empty())
		cout << "myArr為空 " << endl;
	else
		cout << "myArr不為空 " << endl;
	cout << "myArr.size() = " << myArr.size() << endl;
	cout << "myArr.max_size() = " << myArr.max_size() << endl;

	return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果

vector

vector 是表示可以改變大小的數(shù)組的序列容器。

測(cè)試代碼

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{

	//構(gòu)造函數(shù),復(fù)制構(gòu)造函數(shù)(元素類(lèi)型要一致),
	vector<int> vecA;  //創(chuàng)建一個(gè)空的的容器
	vector<int> vecB(10,20); //創(chuàng)建一個(gè)10個(gè)元素,每個(gè)元素值為20
	vector<int> vecC(vecB.begin(),vecB.end()); //使用迭代器,可以取部分元素創(chuàng)建一個(gè)新的容器
	vector<int> vecD(vecC); //復(fù)制構(gòu)造函數(shù),創(chuàng)建一個(gè)完全一樣的容器

	//重載=
	vector<int> vecE;
	vecE = vecB;

	//vector::begin()，返回的是迭代器

	vector<int> vecF(10); //創(chuàng)建一個(gè)有10個(gè)元素的容器
	cout << "vecF:";
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		vecF[i] = i;
		cout << vecF[i]<< " ";
	}
	cout << endl;

	//vector::begin() 返回迭代器
	vector<int>::iterator Beginit = vecF.begin();
	cout<< "vecF.begin():" << *Beginit << endl; 

	//vector::end() 返回迭代器
	vector<int>::iterator EndIter = vecF.end();
	EndIter--; //向后移一個(gè)位置
	cout <<"vecF.end():"<< *EndIter << endl; 

	//vector::rbegin() 返回倒序的第一個(gè)元素，相當(dāng)于最后一個(gè)元素
	vector<int>::reverse_iterator ReverBeIter = vecF.rbegin();
	cout << "vecF.rbegin(): "<< *ReverBeIter << endl; 

	//vector::rend() 反序的最后一個(gè)元素下一個(gè)位置，也相當(dāng)于正序的第一個(gè)元素前一個(gè)位置
	vector<int>::reverse_iterator ReverEnIter = vecF.rend();
	ReverEnIter--;
	cout << "vecF.rend():"<< *ReverEnIter << endl; 

	//vector::size() 返回元素的個(gè)數(shù)
	cout << "vecF.size():"<< vecF.size() << endl; 

	//vector::max_size()
	cout << "vecF.max_size():"<< vecF.max_size() << endl; 

	//vector::resize()
	cout<< "vecF.size():" << vecF.size() << endl; 
	vecF.resize(5);

	cout<< "調(diào)整vecF大小后重新賦值:"; 
	for(int k = 0; k < vecF.size(); k++)
		cout << vecF[k] << "  "; 
	cout << endl;

	//vector::capacity()
	cout<< "調(diào)整后vecF.size():"<< vecF.size() << endl; 
	cout<< "調(diào)整后vecF.capacity():" << vecF.capacity() << endl; 

	//vector::empty()
	vecB.resize(0);
	cout<< "vecB.resize(0)后"<< endl; 

	cout  << "vecB.size():" << vecB.size() << endl; 
	cout  << "vecB.capacity():" << vecB.capacity() << endl; 
	if(vecB.empty())
	    cout << "vecB為空"<< endl; 
	else
		cout << "vecB不為空"<< endl; 

	//vector::reserve() //重新分配存儲(chǔ)空間大小
	cout<< "vecC.capacity():" << vecC.capacity() << endl; //

	vecC.reserve(4);
	cout << "vecC.reserve(4)后vecC.capacity()： "<< vecC.capacity() << endl; //10
	vecC.reserve(14);
	cout << "vecC.reserve(14)后vecC.capacity()： "<< vecC.capacity() << endl; //14

	//vector::operator []
	cout << "vecF[0]:"<< vecF[0] << endl; //第一個(gè)元素是0

	//vector::at()
	try
	{
		cout << "vecF.size = " << vecF.size() << endl; //5
		cout << vecF.at(6) << endl; //拋出異常
	}
	catch(out_of_range)
	{	
		cout << "at()訪問(wèn)越界" << endl;
	}

	//vector::front() 返回第一個(gè)元素的值
	cout << "vecF.front():"<< vecF.front() << endl; //0

	//vector::back()
	cout << "vecF.back():"<< vecF.back() << endl; //4

	//vector::assign()
	cout <<"vecA.size():"<< vecA.size() << endl; //0
	vector<int>::iterator First = vecC.begin();
	vector<int>::iterator End = vecC.end()-2;
	vecA.assign(First,End);
	cout << vecA.size() << endl; //8
	cout << vecA.capacity() << endl; //8

	vecA.assign(5,3); //將丟棄原來(lái)的所有元素然后重新賦值
	cout << vecA.size() << endl; //5
	cout << vecA.capacity() << endl; //8

	//vector::push_back()
	cout << *(vecF.end()-1) << endl; //4
	vecF.push_back(20);
	cout << *(vecF.end()-1) << endl; //20

	//vector::pop_back()
	cout << *(vecF.end()-1) << endl; //20
	vecF.pop_back();
	cout << *(vecF.end()-1) << endl; //4

	//vector::swap()
	cout << "vecF:";
	for (int i = 0; i < vecF.size(); i++)
	{
		vecF[i] = i;
		cout << vecF[i]<< " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "vecD:";
	for (int d = 0; d < vecD.size(); d++)
	{
		vecD[d] = d;
		cout << vecD[d]<< " ";
	}
	cout << endl;

	vecF.swap(vecD); //交換這兩個(gè)容器的內(nèi)容
	cout <<"vecD與vecF交換后：" <<endl;
	cout << "vecF:";
	for(int f = 0; f < vecF.size(); f++)
		cout << vecF[f] << " ";
	cout << endl;

	cout << "vecD:";
	for (int d = 0; d <vecD.size(); d++)
		cout << vecD[d] << " ";
	cout << endl;
	//vector::clear()
	vecF.clear();
	cout << "vecF.clear()后vecF.size()："<< vecF.size() << endl;     //0
	cout << "vecF.clear()后vecF.capacity()："<< vecF.capacity() << endl; //10

	return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果

deque

deque容器為一個(gè)給定類(lèi)型的元素進(jìn)行線性處理，像向量一樣，它能夠快速地隨機(jī)訪問(wèn)任一個(gè)元素，并且能夠高效地插入和刪除容器的尾部元素。但它又與vector不同，deque支持高效插入和刪除容器的頭部元素，因此也叫做雙端隊(duì)列。

deque的中控器: deque是由一段一段的定量連續(xù)空間構(gòu)成。一旦有必要在deque的前端或尾端增加新空間，便配置一段定量連續(xù)空間，串接在整個(gè)deque的頭端或尾端。deque的最大任務(wù)，便是在這些分段的定量連續(xù)空間上，維護(hù)其整體連續(xù)的假象，并提供隨機(jī)存取的接口。避開(kāi)了“重新配置、復(fù)制、釋放”的輪回，代價(jià)則是復(fù)雜的迭代器結(jié)構(gòu)。

deque采用一塊所謂的map（不是STL的map容器）作為主控。

map是一小塊連續(xù)空間，其中每個(gè)元素(此處稱(chēng)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，node)都是指針，指向另一段(較大的)連續(xù)線性空間，稱(chēng)為緩沖區(qū)。

緩沖區(qū)才是deque的儲(chǔ)存空間主體。

template<class T, class Alloc = alloc, size_t BufSiz = 0>  
class deque{  
public :  
    typedef T value_type ;  
    typedef value_type* pointer ;  
    ...  
protected :  
    //元素的指針的指針(pointer of pointer of T)  
    // 其實(shí)就是T**，一個(gè)二級(jí)指針，維護(hù)一個(gè)二維數(shù)組
    typedef pointer* map_pointer ; 
  
protected :  
    map_pointer map ; //指向map,map是塊連續(xù)空間，其內(nèi)的每個(gè)元素  
                      //都是一個(gè)指針(稱(chēng)為節(jié)點(diǎn))，指向一塊緩沖區(qū)  
    size_type map_size ;//map內(nèi)可容納多少指針  
    ...  
};  

map其實(shí)是一個(gè)T**，也就是說(shuō)它是一個(gè)指針，所指之物也是一個(gè)指針，指向型別為T(mén)的一塊空間。

測(cè)試代碼

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<deque>
 
using namespace std;
int main()
{
	deque<int> d;
	d.push_back( 11 );//在 deque 容器的末尾添加一個(gè)新元素
	d.push_back(20);
	d.push_back(35);
	cout<<"初始化雙端隊(duì)列d："<<endl;
	for(int i = 0; i < d.size(); i++)
	{
		cout<<d.at(i)<<"\t";
	}
	cout<<endl;

	d.push_front(10);//容器的開(kāi)始位置插入一個(gè)新的元素，位于當(dāng)前的第一個(gè)元素之前
	d.push_front(7);
	d.push_front(1);
 
	cout<<"隊(duì)列d向前陸續(xù)插入10、7、1:"<<endl;
	for(int i = 0;i < d.size();i++)
	{
		cout<<d.at(i)<<"\t";
	}
	cout<<endl;

	d.pop_back(); //刪除 deque 容器中的最后一個(gè)元素，有效地將容器大小減少一個(gè)
	d.pop_front(); //刪除 deque 容器中的第一個(gè)元素，有效地減小其大小
	cout<<"刪除deque最后一個(gè)和第一個(gè)元素后:"<<endl;
	for(int i = 0;i < d.size();i++)
	{
		cout<<d.at(i)<<"\t";
	}
	cout<<endl;
	return 0;
}

forward_list

在頭文件<forward_list>中，與list類(lèi)似，區(qū)別就是list時(shí)雙鏈表，forward_list是單鏈表，forward_list（單向鏈表）是序列容器，允許在序列中的任何地方進(jìn)行恒定的時(shí)間插入和擦除操作。在鏈表的任何位置進(jìn)行插入/刪除操作都非?？臁?/p>

forward_list的特點(diǎn)：

• forward_list只提供錢(qián)箱迭代器，因此不支持反向迭代器，比如rbegin()等成員函數(shù)。
• forward_list不提供size（）成員函數(shù)。
• forward_list沒(méi)有指向最末元素的錨點(diǎn)，因此不提供back（）、push_back（）和pop_back（）。
• forward_list不提供隨機(jī)訪問(wèn)，這一點(diǎn)跟list相同。
• 插入和刪除元素不會(huì)造成“指向至其他元素”的指針，引用和迭代器失效。

容器成員函數(shù)總結(jié)就不寫(xiě)了,太多影響閱讀,感興趣小伙伴戳http://www.cplusplus.com/reference/stl/

list

list雙向鏈表，是序列容器，允許在序列中的任何地方進(jìn)行常數(shù)時(shí)間插入和擦除操作，并在兩個(gè)方向上進(jìn)行迭代,可以高效地進(jìn)行插入刪除元素。

使用list容器之前必須加上 頭文件：#include ;

list容器的底層實(shí)現(xiàn):

和 array、vector 這些容器迭代器的實(shí)現(xiàn)方式不同，由于 list 容器的元素并不是連續(xù)存儲(chǔ)的，所以該容器迭代器中，必須包含一個(gè)可以指向 list 容器的指針，并且該指針還可以借助重載的 *、++、--、==、!= 等運(yùn)算符，實(shí)現(xiàn)迭代器正確的遞增、遞減、取值等操作。

template<tyepname T,...>
struct __list_iterator{
    __list_node<T>* node;
    //...
    //重載 == 運(yùn)算符
    bool operator==(const __list_iterator& x){return node == x.node;}
    //重載 != 運(yùn)算符
    bool operator!=(const __list_iterator& x){return node != x.node;}
    //重載 * 運(yùn)算符，返回引用類(lèi)型
    T* operator *() const {return *(node).myval;}
    //重載前置 ++ 運(yùn)算符
    __list_iterator<T>& operator ++(){
        node = (*node).next;
        return *this;
    }
    //重載后置 ++ 運(yùn)算符
    __list_iterator<T>& operator ++(int){
        __list_iterator<T> tmp = *this;
        ++(*this);
        return tmp;
    }
    //重載前置 -- 運(yùn)算符
    __list_iterator<T>& operator--(){
        node = (*node).prev;
        return *this;
    }
    //重載后置 -- 運(yùn)算符
    __list_iterator<T> operator--(int){
        __list_iterator<T> tmp = *this;
        --(*this);
        return tmp;
    }
    //...
}

stack

stack沒(méi)有迭代器，是一種容器適配器，用于在LIFO（后進(jìn)先出）的操作，其中元素僅從容器的一端插入和提取。

stack底層一般用list或deque實(shí)現(xiàn)，封閉頭部即可，不用vector的原因應(yīng)該是容量大小有限制，擴(kuò)容耗時(shí)

底層用deque實(shí)現(xiàn)：

//deque<T> >中間有個(gè)空格是為了兼容較老的版本
template <class T, class Sequence = deque<T> >
class stack {
    // 以下的 __STL_NULL_TMPL_ARGS 會(huì)開(kāi)展為 <>
    friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const stack&, const stack&);
    friend bool operator< __STL_NULL_TMPL_ARGS (const stack&, const stack&);
public:
    typedef typename Sequence::value_type value_type;
    typedef typename Sequence::size_type size_type;
    typedef typename Sequence::reference reference;
    typedef typename Sequence::const_reference const_reference;
protected:
    Sequence c; // 底層容器
public:
    // 以下完全利用 Sequence c 的操作，完成 stack 的操作。
    bool empty() const { return c.empty(); }
    size_type size() const { return c.size(); }
    reference top() { return c.back(); }
    const_reference top() const { return c.back(); }
    // deque 是兩頭可進(jìn)出，stack 是末端進(jìn)，末端出（所以后進(jìn)者先出）。
    void push(const value_type& x) { c.push_back(x); }
    void pop() { c.pop_back(); }
};

template <class T, class Sequence>
bool operator==(const stack<T, Sequence>& x, const stack<T, Sequence>& y) {
    return x.c == y.c;
}

template <class T, class Sequence>
bool operator<(const stack<T, Sequence>& x, const stack<T, Sequence>& y) {
    return x.c < y.c;
}

底層用list實(shí)現(xiàn)：

  #include<stack>  
  #include<list>  
  #include<algorithm>  
  #include <iostream>  
  using namespace std;  
    
  int main(){  
      stack<int, list<int>> istack;  
      istack.push(1);  
      istack.push(3);  
      istack.push(5);  
        
      cout << istack.size() << endl; //3  
      cout << istack.top() << endl;//5  
      istack.pop();  
      cout << istack.top() << endl;//3  
      cout << istack.size() << endl;//2  
    
      system("pause");  
      return 0;  
  }  

queue

queue 是一種容器適配器，用于在FIFO（先入先出）的操作，其中元素插入到容器的一端并從另一端提取。

隊(duì)列不提供迭代器，不實(shí)現(xiàn)遍歷操作。

template <class T, class Sequence = deque<T> >
class queue {
  friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const queue& x, const queue& y);
  friend bool operator< __STL_NULL_TMPL_ARGS (const queue& x, const queue& y);
public:
  typedef typename Sequence::value_type value_type;
  typedef typename Sequence::size_type size_type;
  typedef typename Sequence::reference reference;
  typedef typename Sequence::const_reference const_reference;
protected:
  Sequence c;
public:
  bool empty() const { return c.empty(); }
  size_type size() const { return c.size(); }
  reference front() { return c.front(); }
  const_reference front() const { return c.front(); }
  reference back() { return c.back(); }
  const_reference back() const { return c.back(); }
  void push(const value_type& x) { c.push_back(x); }
  void pop() { c.pop_front(); }
};

template <class T, class Sequence>
bool operator==(const queue<T, Sequence>& x, const queue<T, Sequence>& y) {
  return x.c == y.c;
}

template <class T, class Sequence>
bool operator<(const queue<T, Sequence>& x, const queue<T, Sequence>& y) {
  return x.c < y.c;
}

priority_queue

優(yōu)先隊(duì)列，其底層是用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在優(yōu)先隊(duì)列中，隊(duì)首元素一定是當(dāng)前隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)最高的那一個(gè)。

set

set 是按照特定順序存儲(chǔ)唯一元素的容器。

template<class _Kty,
    class _Pr = less<_Kty>,
    class _Alloc = allocator<_Kty> >
class set

1. set 的 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 紅黑樹(shù)，一種高效的平衡檢索二叉樹(shù)。
2. set 容器中 每一個(gè)元素就是二叉樹(shù)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于set容器的插入刪除操作，效率都比較高，原因是因?yàn)槎鏄?shù)的刪除插入元素并不需要進(jìn)行內(nèi)存拷貝和內(nèi)存移動(dòng)，只是改變了指針的指向。
3. 對(duì) set 進(jìn)行插入刪除操作 都不會(huì)引起iterator的失效，因?yàn)榈飨喈?dāng)于一個(gè)指針指向每一個(gè)二叉樹(shù)的節(jié)點(diǎn)，對(duì)set的插入刪除并不會(huì)改變?cè)袃?nèi)存中節(jié)點(diǎn)的改變， 但是vector的插入刪除操作一般會(huì)發(fā)生內(nèi)存移動(dòng)和內(nèi)存拷貝，所以會(huì)發(fā)生迭代器的失效。
4. set容器的檢索速度很快，因?yàn)椴捎枚植檎业姆椒?。

multiset

multiset允許元素重復(fù)而set不允許。

template<class _Kty,
	class _Pr = less<_Kty>,
	class _Alloc = allocator<_Kty> >
class multiset

map

map 是關(guān)聯(lián)容器，按照特定順序存儲(chǔ)由 key value (鍵值) 和 mapped value (映射值) 組合形成的元素。

由于 RB-tree 是一種平衡二叉搜索樹(shù)，自動(dòng)排序的效果很不錯(cuò)，所以標(biāo)準(zhǔn)的STL map 即以 RB-tree 為底層機(jī)制。又由于 map 所開(kāi)放的各種操作接口，RB-tree 也都提供了，所以幾乎所有的 map 操作行為，都只是轉(zhuǎn)調(diào) RB-tree 的操作行為。

multimap

multimap 的特性以及用法與 map 完全相同，唯一的差別在于它允許鍵值重復(fù)，因此它的插入操作采用的是底層機(jī)制 RB-tree 的 insert_equal() 而非 insert_unique。

unordered_set

unordered_set是基于哈希表，因此要了解unordered_set，就必須了解哈希表的機(jī)制。哈希表是根據(jù)關(guān)鍵碼值而進(jìn)行直接訪問(wèn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)相應(yīng)的哈希函數(shù)(也稱(chēng)散列函數(shù))處理關(guān)鍵字得到相應(yīng)的關(guān)鍵碼值，關(guān)鍵碼值對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定位置，用該位置來(lái)存取相應(yīng)的信息，這樣就能以較快的速度獲取關(guān)鍵字的信息。

template < class Key,  
    class Hash = hash<Key>,  
    class Pred = equal_to<Key>,  
    class Alloc = allocator<Key>  
> class unordered_set;  

4 算法

1. 簡(jiǎn)單查找算法，要求輸入迭代器（input iterator）

find(beg, end, val); // 返回一個(gè)迭代器，指向輸入序列中第一個(gè)等于 val 的元素，未找到返回 end
find_if(beg, end, unaryPred); // 返回一個(gè)迭代器，指向第一個(gè)滿足 unaryPred 的元素，未找到返回 end
find_if_not(beg, end, unaryPred); // 返回一個(gè)迭代器，指向第一個(gè)令 unaryPred 為 false 的元素，未找到返回 end
count(beg, end, val); // 返回一個(gè)計(jì)數(shù)器，指出 val 出現(xiàn)了多少次
count_if(beg, end, unaryPred); // 統(tǒng)計(jì)有多少個(gè)元素滿足 unaryPred
all_of(beg, end, unaryPred); // 返回一個(gè) bool 值，判斷是否所有元素都滿足 unaryPred
any_of(beg, end, unaryPred); // 返回一個(gè) bool 值，判斷是否任意（存在）一個(gè)元素滿足 unaryPred
none_of(beg, end, unaryPred); // 返回一個(gè) bool 值，判斷是否所有元素都不滿足 unaryPred

2. 查找重復(fù)值的算法，傳入向前迭代器（forward iterator）

adjacent_find(beg, end); // 返回指向第一對(duì)相鄰重復(fù)元素的迭代器，無(wú)相鄰元素則返回 end
adjacent_find(beg, end, binaryPred); // 返回指向第一對(duì)相鄰重復(fù)元素的迭代器，無(wú)相鄰元素則返回 end
search_n(beg, end, count, val); // 返回一個(gè)迭代器，從此位置開(kāi)始有 count 個(gè)相等元素，不存在則返回 end
search_n(beg, end, count, val, binaryPred); // 返回一個(gè)迭代器，從此位置開(kāi)始有 count 個(gè)相等元素，不存在則返回 end

3. 查找子序列算法，除 find_first_of（前兩個(gè)輸入迭代器，后兩個(gè)前向迭代器） 外，都要求兩個(gè)前向迭代器

search(beg1, end1, beg2, end2); // 返回第二個(gè)輸入范圍（子序列）在爹一個(gè)輸入范圍中第一次出現(xiàn)的位置，未找到則返回 end1
search(beg1, end1, beg2, end2, binaryPred); // 返回第二個(gè)輸入范圍（子序列）在爹一個(gè)輸入范圍中第一次出現(xiàn)的位置，未找到則返回 end1
find_first_of(beg1, end1, beg2, end2); // 返回一個(gè)迭代器，指向第二個(gè)輸入范圍中任意元素在第一個(gè)范圍中首次出現(xiàn)的位置，未找到則返回end1
find_first_of(beg1, end1, beg2, end2, binaryPred); // 返回一個(gè)迭代器，指向第二個(gè)輸入范圍中任意元素在第一個(gè)范圍中首次出現(xiàn)的位置，未找到則返回end1
find_end(beg1, end1, beg2, end2); // 類(lèi)似 search，但返回的最后一次出現(xiàn)的位置。如果第二個(gè)輸入范圍為空，或者在第一個(gè)輸入范圍為空，或者在第一個(gè)輸入范圍中未找到它，則返回 end1
find_end(beg1, end1, beg2, end2, binaryPred); // 類(lèi)似 search，但返回的最后一次出現(xiàn)的位置。如果第二個(gè)輸入范圍為空，或者在第一個(gè)輸入范圍為空，或者在第一個(gè)輸入范圍中未找到它，則返回 end1

4. 其他只讀算法，傳入輸入迭代器

for_each(beg, end, unaryOp); // 對(duì)輸入序列中的每個(gè)元素應(yīng)用可調(diào)用對(duì)象 unaryOp，unaryOp 的返回值被忽略
mismatch(beg1, end1, beg2); // 比較兩個(gè)序列中的元素。返回一個(gè)迭代器的 pair，表示兩個(gè)序列中第一個(gè)不匹配的元素
mismatch(beg1, end1, beg2, binaryPred); // 比較兩個(gè)序列中的元素。返回一個(gè)迭代器的 pair，表示兩個(gè)序列中第一個(gè)不匹配的元素
equal(beg1, end1, beg2); // 比較每個(gè)元素，確定兩個(gè)序列是否相等。
equal(beg1, end1, beg2, binaryPred); // 比較每個(gè)元素，確定兩個(gè)序列是否相等。

5. 二分搜索算法，傳入前向迭代器或隨機(jī)訪問(wèn)迭代器（random-access iterator），要求序列中的元素已經(jīng)是有序的

lower_bound(beg, end, val); // 返回一個(gè)非遞減序列 [beg, end) 中的第一個(gè)大于等于值 val 的位置的迭代器，不存在則返回 end
lower_bound(beg, end, val, comp); // 返回一個(gè)非遞減序列 [beg, end) 中的第一個(gè)大于等于值 val 的位置的迭代器，不存在則返回 end
upper_bound(beg, end, val); // 返回一個(gè)非遞減序列 [beg, end) 中第一個(gè)大于 val 的位置的迭代器，不存在則返回 end
upper_bound(beg, end, val, comp); // 返回一個(gè)非遞減序列 [beg, end) 中第一個(gè)大于 val 的位置的迭代器，不存在則返回 end
equal_range(beg, end, val); // 返回一個(gè) pair，其 first 成員是 lower_bound 返回的迭代器，其 second 成員是 upper_bound 返回的迭代器
binary_search(beg, end, val); // 返回一個(gè) bool 值，指出序列中是否包含等于 val 的元素。對(duì)于兩個(gè)值 x 和 y，當(dāng) x 不小于 y 且 y 也不小于 x 時(shí)，認(rèn)為它們相等。

6. 只寫(xiě)不讀算法，要求輸出迭代器（output iterator）

fill(beg, end, val); // 將 val 賦予每個(gè)元素，返回 void
fill_n(beg, cnt, val); // 將 val 賦予 cnt 個(gè)元素，返回指向?qū)懭氲捷敵鲂蛄凶钣幸粋€(gè)元素之后位置的迭代器
genetate(beg, end, Gen); // 每次調(diào)用 Gen() 生成不同的值賦予每個(gè)序列，返回 void
genetate_n(beg, cnt, Gen); // 每次調(diào)用 Gen() 生成不同的值賦予 cnt 個(gè)序列，返回指向?qū)懭氲捷敵鲂蛄凶钣幸粋€(gè)元素之后位置的迭代器

7.使用輸入迭代器的寫(xiě)算法，讀取一個(gè)輸入序列，將值寫(xiě)入到一個(gè)輸出序列（dest）中

copy(beg, end, dest); // 從輸入范圍將元素拷貝所有元素到 dest 指定定的目的序列
copy_if(beg, end, dest, unaryPred); // 從輸入范圍將元素拷貝滿足 unaryPred 的元素到 dest 指定定的目的序列
copy_n(beg, n, dest); // 從輸入范圍將元素拷貝前 n 個(gè)元素到 dest 指定定的目的序列
move(beg, end, dest); // 對(duì)輸入序列中的每個(gè)元素調(diào)用 std::move，將其移動(dòng)到迭代器 dest 開(kāi)始始的序列中
transform(beg, end, dest, unaryOp); // 調(diào)用給定操作（一元操作），并將結(jié)果寫(xiě)到dest中
transform(beg, end, beg2, dest, binaryOp); // 調(diào)用給定操作（二元操作），并將結(jié)果寫(xiě)到dest中
replace_copy(beg, end, dest, old_val, new_val); // 將每個(gè)元素拷貝到 dest，將等于 old_val 的的元素替換為 new_val
replace_copy_if(beg, end, dest, unaryPred, new_val); // 將每個(gè)元素拷貝到 dest，將滿足 unaryPred 的的元素替換為 new_val
merge(beg1, end1, beg2, end2, dest); // 兩個(gè)輸入序列必須都是有序的，用小于號(hào)運(yùn)算符將合并后的序列寫(xiě)入到 dest 中
merge(beg1, end1, beg2, end2, dest, comp); // 兩個(gè)輸入序列必須都是有序的，使用給定的比較操作（comp）將合并后的序列寫(xiě)入到 dest 中

8.劃分算法，要求雙向選代器（bidirectional iterator）

is_partitioned(beg, end, unaryPred); // 如果所有滿足謂詞 unaryPred 的元素都在不滿足 unarypred 的元素之前，則返回 true。若序列為空，也返回 true
partition_copy(beg, end, dest1, dest2, unaryPred); // 將滿足 unaryPred 的元素拷貝到到 dest1，并將不滿足 unaryPred 的元素拷貝到到 dest2。返回一個(gè)迭代器 pair，其 first 成員表示拷貝到 dest1 的的元素的末尾，second 表示拷貝到 dest2 的元素的末尾。
partitioned_point(beg, end, unaryPred); // 輸入序列必須是已經(jīng)用 unaryPred 劃分過(guò)的。返回滿足  unaryPred 的范圍的尾后迭代器。如果返回的迭代器不是 end，則它指向的元素及其后的元素必須都不滿足 unaryPred
stable_partition(beg, end, unaryPred); // 使用 unaryPred 劃分輸入序列。滿足 unaryPred 的元素放置在序列開(kāi)始，不滿足的元素放在序列尾部。返回一個(gè)迭代器，指向最后一個(gè)滿足 unaryPred 的元素之后的位置如果所有元素都不滿足 unaryPred，則返回 beg
partition(beg, end, unaryPred); // 使用 unaryPred 劃分輸入序列。滿足 unaryPred 的元素放置在序列開(kāi)始，不滿足的元素放在序列尾部。返回一個(gè)迭代器，指向最后一個(gè)滿足 unaryPred 的元素之后的位置如果所有元素都不滿足 unaryPred，則返回 beg

9. 排序算法，要求隨機(jī)訪問(wèn)迭代器（random-access iterator）

sort(beg, end); // 排序整個(gè)范圍
stable_sort(beg, end); // 排序整個(gè)范圍（穩(wěn)定排序）
sort(beg, end, comp); // 排序整個(gè)范圍
stable_sort(beg, end, comp); // 排序整個(gè)范圍（穩(wěn)定排序）
is_sorted(beg, end); // 返回一個(gè) bool 值，指出整個(gè)輸入序列是否有序
is_sorted(beg, end, comp); // 返回一個(gè) bool 值，指出整個(gè)輸入序列是否有序
is_sorted_until(beg, end); // 在輸入序列中査找最長(zhǎng)初始有序子序列，并返回子序列的尾后迭代器
is_sorted_until(beg, end, comp); // 在輸入序列中査找最長(zhǎng)初始有序子序列，并返回子序列的尾后迭代器
partial_sort(beg, mid, end); // 排序 mid-beg 個(gè)元素。即，如果 mid-beg 等于 42，則此函數(shù)將值最小的 42 個(gè)元素有序放在序列前 42 個(gè)位置
partial_sort(beg, mid, end, comp); // 排序 mid-beg 個(gè)元素。即，如果 mid-beg 等于 42，則此函數(shù)將值最小的 42 個(gè)元素有序放在序列前 42 個(gè)位置
partial_sort_copy(beg, end, destBeg, destEnd); // 排序輸入范圍中的元素，并將足夠多的已排序元素放到 destBeg 和 destEnd 所指示的序列中
partial_sort_copy(beg, end, destBeg, destEnd, comp); // 排序輸入范圍中的元素，并將足夠多的已排序元素放到 destBeg 和 destEnd 所指示的序列中
nth_element(beg, nth, end); // nth 是一個(gè)迭代器，指向輸入序列中第 n 大的元素。nth 之前的元素都小于等于它，而之后的元素都大于等于它
nth_element(beg, nth, end, comp); // nth 是一個(gè)迭代器，指向輸入序列中第 n 大的元素。nth 之前的元素都小于等于它，而之后的元素都大于等于它

10. 使用前向迭代器的重排算法。普通版本在輸入序列自身內(nèi)部重拍元素，_copy 版本完成重拍后寫(xiě)入到指定目的序列中，而不改變輸入序列

remove(beg, end, val); // 通過(guò)用保留的元素覆蓋要?jiǎng)h除的元素實(shí)現(xiàn)刪除 ==val 的元素，返回一個(gè)指向最后一個(gè)刪除元素的尾后位置的迭代器
remove_if(beg, end, unaryPred); // 通過(guò)用保留的元素覆蓋要?jiǎng)h除的元素實(shí)現(xiàn)刪除滿足 unaryPred 的元素，返回一個(gè)指向最后一個(gè)刪除元素的尾后位置的迭代器
remove_copy(beg, end, dest, val); // 通過(guò)用保留的元素覆蓋要?jiǎng)h除的元素實(shí)現(xiàn)刪除 ==val 的元素，返回一個(gè)指向最后一個(gè)刪除元素的尾后位置的迭代器
remove_copy_if(beg, end, dest, unaryPred); // 通過(guò)用保留的元素覆蓋要?jiǎng)h除的元素實(shí)現(xiàn)刪除滿足 unaryPred 的元素，返回一個(gè)指向最后一個(gè)刪除元素的尾后位置的迭代器
unique(beg, end); // 通過(guò)對(duì)覆蓋相鄰的重復(fù)元素（用 == 確定是否相同）實(shí)現(xiàn)重排序列。返回一個(gè)迭代器，指向不重復(fù)元素的尾后位置
unique (beg, end, binaryPred); // 通過(guò)對(duì)覆蓋相鄰的重復(fù)元素（用 binaryPred 確定是否相同）實(shí)現(xiàn)重排序列。返回一個(gè)迭代器，指向不重復(fù)元素的尾后位置
unique_copy(beg, end, dest); // 通過(guò)對(duì)覆蓋相鄰的重復(fù)元素（用 == 確定是否相同）實(shí)現(xiàn)重排序列。返回一個(gè)迭代器，指向不重復(fù)元素的尾后位置
unique_copy_if(beg, end, dest, binaryPred); // 通過(guò)對(duì)覆蓋相鄰的重復(fù)元素（用 binaryPred 確定是否相同）實(shí)現(xiàn)重排序列。返回一個(gè)迭代器，指向不重復(fù)元素的尾后位置
rotate(beg, mid, end); // 圍繞 mid 指向的元素進(jìn)行元素轉(zhuǎn)動(dòng)。元素 mid 成為為首元素，隨后是 mid+1 到到 end 之前的元素，再接著是 beg 到 mid 之前的元素。返回一個(gè)迭代器，指向原來(lái)在 beg 位置的元素
rotate_copy(beg, mid, end, dest); // 圍繞 mid 指向的元素進(jìn)行元素轉(zhuǎn)動(dòng)。元素 mid 成為為首元素，隨后是 mid+1 到到 end 之前的元素，再接著是 beg 到 mid 之前的元素。返回一個(gè)迭代器，指向原來(lái)在 beg 位置的元素

11. 使用雙向迭代器的重排算法

reverse(beg, end); // 翻轉(zhuǎn)序列中的元素，返回 void
reverse_copy(beg, end, dest);; // 翻轉(zhuǎn)序列中的元素，返回一個(gè)迭代器，指向拷貝到目的序列的元素的尾后位置

12. 使用隨機(jī)訪問(wèn)迭代器的重排算法

random_shuffle(beg, end); // 混洗輸入序列中的元素，返回 void
random_shuffle(beg, end, rand); // 混洗輸入序列中的元素，rand 接受一個(gè)正整數(shù)的隨機(jī)對(duì)象，返回 void
shuffle(beg, end, Uniform_rand); // 混洗輸入序列中的元素，Uniform_rand 必須滿足均勻分布隨機(jī)數(shù)生成器的要求，返回 void

13. 最小值和最大值

min(val1, va12); // 返回 val1 和 val2 中的最小值，兩個(gè)實(shí)參的類(lèi)型必須完全一致。參數(shù)和返回類(lèi)型都是 const的引引用，意味著對(duì)象不會(huì)被拷貝。下略
min(val1, val2, comp);
min(init_list);
min(init_list, comp);
max(val1, val2);
max(val1, val2, comp);
max(init_list);
max(init_list, comp);
minmax(val1, val2); // 返回一個(gè) pair，其 first 成員為提供的值中的較小者，second 成員為較大者。下略
minmax(vall, val2, comp);
minmax(init_list);
minmax(init_list, comp);
min_element(beg, end); // 返回指向輸入序列中最小元素的迭代器
min_element(beg, end, comp); // 返回指向輸入序列中最小元素的迭代器
max_element(beg, end); // 返回指向輸入序列中最大元素的迭代器
max_element(beg, end, comp); // 返回指向輸入序列中最大元素的迭代器
minmax_element(beg, end); // 返回一個(gè) pair，其中 first 成員為最小元素，second 成員為最大元素
minmax_element(beg, end, comp); // 返回一個(gè) pair，其中 first 成員為最小元素，second 成員為最大元素

14. 字典序比較，根據(jù)第一對(duì)不相等的元素的相對(duì)大小來(lái)返回結(jié)果。如果第一個(gè)序列在字典序中小于第二個(gè)序列，則返回 true。否則，返回 fa1se。如果個(gè)序列比另一個(gè)短，且所有元素都與較長(zhǎng)序列的對(duì)應(yīng)元素相等，則較短序列在字典序中更小。如果序列長(zhǎng)度相等，且對(duì)應(yīng)元素都相等，則在字典序中任何一個(gè)都不大于另外一個(gè)。

lexicographical_compare(beg1, end1, beg2, end2);
lexicographical_compare(beg1, end1, beg2, end2, comp);

5 如何選擇合適的容器

需要根據(jù)容器的特點(diǎn)和使用場(chǎng)景而定，可能滿足需求的不止一種容器。

按是否有序關(guān)聯(lián)性分為：

1. 序列式容器：array、vector、deque、list 和 forward_list；
2. 關(guān)聯(lián)式容器：map、multimap、set 和 multiset；
3. 無(wú)序關(guān)聯(lián)式容器：unordered_map、unordered_multimap、unordered_set 和 unordered_multiset；
4. 容器適配器：stack、queue 和 priority_queue。 根據(jù)容器底層采用是否是連續(xù)的存儲(chǔ)空間分為：
5. 采用連續(xù)的存儲(chǔ)空間：array、vector、deque；
6. 采用分散的存儲(chǔ)空間：list、forward_list 以及所有的關(guān)聯(lián)式容器和哈希容器。

注意：deque 容器歸為使用連續(xù)存儲(chǔ)空間的這一類(lèi)，是存在爭(zhēng)議的。因?yàn)?deque 容器底層采用一段一段的連續(xù)空間存儲(chǔ)元素，但是各段存儲(chǔ)空間之間并不一定是緊挨著的。

選擇容器的幾點(diǎn)建議：

• 如果只是存儲(chǔ)確定或不確定的對(duì)象，而不去刪除它們，可以選用vector。就是因?yàn)関ector是數(shù)組的替代品，是連續(xù)內(nèi)存的，不適合頻繁的刪除。
• 如果在容器的指定位置插入新元素，則只能選擇序列式容器，不選擇關(guān)聯(lián)式容器和哈希容器。
• 如果頻繁的插入和刪除，可以選用list(鏈表)，內(nèi)存不是連續(xù)的，可以方便的插入和刪除，但是不支持索引訪問(wèn)。
• 數(shù)據(jù)量很大，不在乎他們的排序，要求效率，對(duì)容器中各元素的存儲(chǔ)位置沒(méi)有要求，可以考慮使用哈希容器，反之就要避免使用哈希容器。
• 如果是隨機(jī)訪問(wèn)迭代器，選擇 array、vector、deque。
• 如果是雙向迭代器，考慮 list 序列式容器以及所有的關(guān)聯(lián)式容器。
• 如果必須是前向迭代器，考慮 forward_list序列式容器以及所有的哈希容器。
• 如果插入或刪除操作時(shí)，容器中的其它元素不移動(dòng)？選擇不是array、vector、deque的其它容器。

6 面試中常出現(xiàn)的STL問(wèn)題

1. vector的底層原理

vector底層是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組，包含三個(gè)迭代器，start和finish之間是已經(jīng)被使用的空間范圍，end_of_storage是整塊連續(xù)空間包括備用空間的尾部。

當(dāng)空間不夠裝下數(shù)據(jù)（vec.push_back(val)）時(shí)，會(huì)自動(dòng)申請(qǐng)另一片更大的空間（1.5倍或者2倍），然后把原來(lái)的數(shù)據(jù)拷貝到新的內(nèi)存空間，接著釋放原來(lái)的那片空間【vector內(nèi)存增長(zhǎng)機(jī)制】。

當(dāng)釋放或者刪除（vec.clear()）里面的數(shù)據(jù)時(shí)，其存儲(chǔ)空間不釋放，僅僅是清空了里面的數(shù)據(jù)。

因此，對(duì)vector的任何操作一旦引起了空間的重新配置，指向原vector的所有迭代器會(huì)都失效了

2. vector中的reserve和resize的區(qū)別

• reserve是直接擴(kuò)充到已經(jīng)確定的大小，可以減少多次開(kāi)辟、釋放空間的問(wèn)題（優(yōu)化push_back），就可以提高效率，其次還可以減少多次要拷貝數(shù)據(jù)的問(wèn)題。reserve只是保證vector中的空間大?。╟apacity）最少達(dá)到參數(shù)所指定的大小n。reserve()只有一個(gè)參數(shù)。
• resize()可以改變有效空間的大小，也有改變默認(rèn)值的功能。capacity的大小也會(huì)隨著改變。resize()可以有多個(gè)參數(shù)。

3. vector中的size和capacity的區(qū)別

• size表示當(dāng)前vector中有多少個(gè)元素（finish - start）;
• capacity函數(shù)則表示它已經(jīng)分配的內(nèi)存中可以容納多少元素（end_of_storage - start）;

4. vector中erase方法與algorithn中的remove方法區(qū)別

• vector中erase方法真正刪除了元素，迭代器不能訪問(wèn)了
• remove只是簡(jiǎn)單地將元素移到了容器的最后面，迭代器還是可以訪問(wèn)到。因?yàn)閍lgorithm通過(guò)迭代器進(jìn)行操作，不知道容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以無(wú)法進(jìn)行真正的刪除。

5. vector迭代器失效的情況

• 當(dāng)插入一個(gè)元素到vector中，由于引起了內(nèi)存重新分配，所以指向原內(nèi)存的迭代器全部失效。
• 當(dāng)刪除容器中一個(gè)元素后,該迭代器所指向的元素已經(jīng)被刪除，那么也造成迭代器失效。erase方法會(huì)返回下一個(gè)有效的迭代器，所以當(dāng)我們要?jiǎng)h除某個(gè)元素時(shí)，需要 it=vec.erase(it);。

6. 正確釋放vector的內(nèi)存(clear(), swap(), shrink_to_fit())

• vec.clear()：清空內(nèi)容，但是不釋放內(nèi)存。
• vector<int>().swap(vec)：清空內(nèi)容，且釋放內(nèi)存，想得到一個(gè)全新的vector。
• vec.shrink_to_fit()：請(qǐng)求容器降低其capacity和size匹配。
• vec.clear();vec.shrink_to_fit();：清空內(nèi)容，且釋放內(nèi)存。

7. list的底層原理

• ist的底層是一個(gè)雙向鏈表，使用鏈表存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并不會(huì)將它們存儲(chǔ)到一整塊連續(xù)的內(nèi)存空間中。恰恰相反，各元素占用的存儲(chǔ)空間（又稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)）是獨(dú)立的、分散的，它們之間的線性關(guān)系通過(guò)指針來(lái)維持,每次插入或刪除一個(gè)元素，就配置或釋放一個(gè)元素空間。
• list不支持隨機(jī)存取，如果需要大量的插入和刪除，而不關(guān)心隨即存取

8. 什么情況下用vector，什么情況下用list，什么情況下用deque

• vector可以隨機(jī)存儲(chǔ)元素（即可以通過(guò)公式直接計(jì)算出元素地址，而不需要挨個(gè)查找），但在非尾部插入刪除數(shù)據(jù)時(shí)，效率很低，適合對(duì)象簡(jiǎn)單，對(duì)象數(shù)量變化不大，隨機(jī)訪問(wèn)頻繁。除非必要，我們盡可能選擇使用vector而非deque，因?yàn)閐eque的迭代器比vector迭代器復(fù)雜很多。
• list不支持隨機(jī)存儲(chǔ)，適用于對(duì)象大，對(duì)象數(shù)量變化頻繁，插入和刪除頻繁，比如寫(xiě)多讀少的場(chǎng)景。
• 需要從首尾兩端進(jìn)行插入或刪除操作的時(shí)候需要選擇deque。

9. priority_queue的底層原理

• priority_queue：優(yōu)先隊(duì)列，其底層是用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在優(yōu)先隊(duì)列中，隊(duì)首元素一定是當(dāng)前隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)最高的那一個(gè)。

10. map 、set、multiset、multimap的底層原理

map 、set、multiset、multimap的底層實(shí)現(xiàn)都是紅黑樹(shù)，epoll模型的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是紅黑樹(shù)，linux系統(tǒng)中CFS進(jìn)程調(diào)度算法，也用到紅黑樹(shù)。

紅黑樹(shù)的特性：

• 每個(gè)結(jié)點(diǎn)或是紅色或是黑色；
• 根結(jié)點(diǎn)是黑色；
• 每個(gè)葉結(jié)點(diǎn)是黑的；
• 如果一個(gè)結(jié)點(diǎn)是紅的，則它的兩個(gè)兒子均是黑色；
• 每個(gè)結(jié)點(diǎn)到其子孫結(jié)點(diǎn)的所有路徑上包含相同數(shù)目的黑色結(jié)點(diǎn)。

11. 為何map和set的插入刪除效率比其他序列容器高

• 因?yàn)椴恍枰獌?nèi)存拷貝和內(nèi)存移動(dòng)

12. 為何map和set每次Insert之后，以前保存的iterator不會(huì)失效？

• 因?yàn)椴迦氩僮髦皇墙Y(jié)點(diǎn)指針換來(lái)?yè)Q去，結(jié)點(diǎn)內(nèi)存沒(méi)有改變。而iterator就像指向結(jié)點(diǎn)的指針，內(nèi)存沒(méi)變，指向內(nèi)存的指針也不會(huì)變。

13. 當(dāng)數(shù)據(jù)元素增多時(shí)（從10000到20000），map的set的查找速度會(huì)怎樣變化？

• RB-TREE用二分查找法，時(shí)間復(fù)雜度為logn，所以從10000增到20000時(shí)，查找次數(shù)從log10000=14次到log20000=15次，多了1次而已。

14. map 、set、multiset、multimap的特點(diǎn)

• set和multiset會(huì)根據(jù)特定的排序準(zhǔn)則自動(dòng)將元素排序，set中元素不允許重復(fù)，multiset可以重復(fù)。
• map和multimap將key和value組成的pair作為元素，根據(jù)key的排序準(zhǔn)則自動(dòng)將元素排序（因?yàn)榧t黑樹(shù)也是二叉搜索樹(shù)，所以map默認(rèn)是按key排序的），map中元素的key不允許重復(fù)，multimap可以重復(fù)。
• map和set的增刪改查速度為都是logn，是比較高效的。

15. 為何map和set的插入刪除效率比其他序列容器高，而且每次insert之后，以前保存的iterator不會(huì)失效？

• 存儲(chǔ)的是結(jié)點(diǎn)，不需要內(nèi)存拷貝和內(nèi)存移動(dòng)。
• 插入操作只是結(jié)點(diǎn)指針換來(lái)?yè)Q去，結(jié)點(diǎn)內(nèi)存沒(méi)有改變。而iterator就像指向結(jié)點(diǎn)的指針，內(nèi)存沒(méi)變，指向內(nèi)存的指針也不會(huì)變。

16. 為何map和set不能像vector一樣有個(gè)reserve函數(shù)來(lái)預(yù)分配數(shù)據(jù)?

• 在map和set內(nèi)部存儲(chǔ)的已經(jīng)不是元素本身了，而是包含元素的結(jié)點(diǎn)。也就是說(shuō)map內(nèi)部使用的Alloc并不是map<Key, Data, Compare, Alloc>聲明的時(shí)候從參數(shù)中傳入的Alloc。

17. set的底層實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)為什么不用哈希表而使用紅黑樹(shù)？

• set中元素是經(jīng)過(guò)排序的，紅黑樹(shù)也是有序的，哈希是無(wú)序的
• 如果只是單純的查找元素的話，那么肯定要選哈希表了，因?yàn)楣１碓诘淖詈貌檎視r(shí)間復(fù)雜度為O(1)，并且如果用到set中那么查找時(shí)間復(fù)雜度的一直是O（1），因?yàn)閟et中是不允許有元素重復(fù)的。而紅黑樹(shù)的查找時(shí)間復(fù)雜度為O(lgn)

18. hash_map與map的區(qū)別？什么時(shí)候用hash_map，什么時(shí)候用map？ 構(gòu)造函數(shù)：hash_map需要hash function和等于函數(shù)，而map需要比較函數(shù)（大于或小于）。

存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：hash_map以hashtable為底層，而map以RB-TREE為底層。

總的說(shuō)來(lái)，hash_map查找速度比map快，而且查找速度基本和數(shù)據(jù)量大小無(wú)關(guān)，屬于常數(shù)級(jí)別。而map的查找速度是logn級(jí)別。但不一定常數(shù)就比log小，而且hash_map還有hash function耗時(shí)。

如果考慮效率，特別當(dāng)元素達(dá)到一定數(shù)量級(jí)時(shí)，用hash_map。

考慮內(nèi)存，或者元素?cái)?shù)量較少時(shí)，用map。

19. 迭代器失效的問(wèn)題

插入操作：

• 對(duì)于vector和string，如果容器內(nèi)存被重新分配，iterators,pointers,references失效；如果沒(méi)有重新分配，那么插入點(diǎn)之前的iterator有效，插入點(diǎn)之后的iterator失效；
• 對(duì)于deque，如果插入點(diǎn)位于除front和back的其它位置，iterators,pointers,references失效；當(dāng)我們插入元素到front和back時(shí)，deque的迭代器失效，但reference和pointers有效；
• 對(duì)于list和forward_list，所有的iterator,pointer和refercnce有效。

刪除操作：

• 對(duì)于vector和string，刪除點(diǎn)之前的iterators,pointers,references有效；off-the-end迭代器總是失效的；
• 對(duì)于deque，如果刪除點(diǎn)位于除front和back的其它位置，iterators,pointers,references失效；當(dāng)我們插入元素到front和back時(shí)，off-the-end失效，其他的iterators,pointers,references有效；
• 對(duì)于list和forward_list，所有的iterator,pointer和refercnce有效。
• 對(duì)于關(guān)聯(lián)容器map來(lái)說(shuō)，如果某一個(gè)元素已經(jīng)被刪除，那么其對(duì)應(yīng)的迭代器就失效了，不應(yīng)該再被使用，否則會(huì)導(dǎo)致程序無(wú)定義的行為。

20. 線程不安全的情況

• 在對(duì)同一個(gè)容器進(jìn)行多線程的讀寫(xiě)、寫(xiě)操作時(shí)；
• 在每次調(diào)用容器的成員函數(shù)期間都要鎖定該容器；
• 在每個(gè)容器返回的迭代器（例如通過(guò)調(diào)用begin或end）的生存期之內(nèi)都要鎖定該容器；
• 在每個(gè)在容器上調(diào)用的算法執(zhí)行期間鎖定該容器。

參考資料

http://www.cplusplus.com/reference/stl/ https://blog.csdn.net/qq_23350817/article/details/87930715 https://blog.csdn.net/bizhu12/article/details/6769976             http://c.biancheng.net/view/7385.html
https://blog.csdn.net/daaikuaichuan/article/details/80717222

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