本文是C++11新特性介绍的第四部分,涉及到C++11这次更新中与容器有关的新特性。
cbegin 和 cend
原来的begin和end返回的iterator是否是常量取决于对应的容器类型,但是有时,即使容器不是常量类型,我们也希望获得一个const_iterator,以避免不必要的修改行为。C++11新标准中提供了cbegin和cend函数,无论容器类型,都固定返回const_iterator。
1 2 3 4 5 6
| vector<int> c1 = {0, 1, 2, 3, 4}; auto it1_1 = c1.begin(); auto it1_2 = c1.cbegin(); *it1_1 = 4; cout<<*it1_1<<'\t'<<*it1_2<<endl;
|
标准库的 begin 和 end
C++11新标准提供了begin和end函数,可以对普通数组使用,获得头指针和尾指针。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
| int c2[] = {0, 1, 2, 3, 4}; auto it2_1 = begin(c2); auto it2_2 = end(c2); while(it2_1 != it2_2) { cout<<*it2_1<<'\t'; it2_1++; } cout<<endl;
|
新的赋值方式
C++11允许使用一个{}包围的初始值列表来进行复制。如果等号左侧是个容器,那么怎么赋值由容器决定。
1 2 3 4 5 6 7
| vector<int> c3; c3 = {0, 1, 2, 3, 4}; for(auto it3_1 = c3.begin(); it3_1 != c3.end(); it3_1++) { cout<<*it3_1<<'\t'; } cout<<endl;
|
initializer_list
C++11新标准中新增了initializer_list类型,其实在之前介绍初始化的那篇文章中,使用vector v = {0, 1, 2, 3, 4}这种初始化形式时,就隐式的使用了initializer_list:每当在程序中出现一段以{}包围的字面量时,就会自动构造一个initializer_list对象。
另外,initializer_list的另一个作用就在于作为函数的形参,这样的函数可以方便的传入以{}包围的不定长列表:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
| void print_list(initializer_list<int> il) { for(auto it = il.begin(); it != il.end(); it++) { cout<<*it<<'\t'; } cout<<endl; } print_list({0, 1, 2, 3, 4}); print_list({0, 1, 2, 3, 4, 5});
|
但是,需要注意的是,initializer_list中的元素是只读的。
array
C++11标准中提供了定长数组容器array,相比于普通数组更安全、更易使用。array是定长数组,所以不支持诸如插入、删除等改变容器大小的操作,但是可以对元素进行赋值改变其值。
1 2 3 4 5 6 7
| array<int, 5> c4 = {0, 1, 2, 3, 4}; c4[3] = 100; for(auto it4_1 = c4.begin(); it4_1 != c4.end(); it4_1++) { cout<<*it4_1<<'\t'; } cout<<endl;
|
forward_list
C++11标准中增加了新的容器forward_list,提供了一个快速的、安全的单向链表实现。因为是单向链表,所以也就没有rbegin、rend一类的函数支持了。
同样是因为单向链表的缘故,无法访问到给定元素的前驱,所以没有提供insert函数,而对应提供了一个insert_after函数,用于在给定元素之后插入节点。erase_after、emplace_after同理。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| forward_list<int> c5 = {3, 4}; c5.push_front(2); c5.push_front(1); auto it5_1 = c5.before_begin(); c5.insert_after(it5_1, 0); for(auto it5_2 = c5.begin(); it5_2 != c5.end(); it5_2++) { cout<<*it5_2<<'\t'; } cout<<endl;
|
swap
新标准中提供了非成员版本的swap操作,此操作对array容器,会交换元素的值;对其他容器,则只交换容器的内部结构,并不进行元素值的拷贝操作,所以在这种情况下是非常迅速的。
正因如此,当swap array后,原来array上的迭代器还依然指向原有元素,只是元素的值变了;而swap非array容器之后,原来容器上的迭代器将指向对方容器上的元素,而指向的元素的值却保持不变。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
| vector<int> c6 = {0, 1, 2, 3, 4}; vector<int> c7 = {5, 6, 7, 8, 9}; auto it6_1 = c6.begin(); auto it7_1 = c7.begin(); swap(c6, c7); for(auto it6_2 = c6.begin(); it6_2 != c6.end(); it6_2++) { cout<<*it6_2<<'\t'; } cout<<endl; for(auto it7_2 = c7.begin(); it7_2 != c7.end(); it7_2++) { cout<<*it7_2<<'\t'; } cout<<endl; cout<<(it6_1 == c7.begin())<<'\t'<<(it7_1 == c6.begin())<<endl; array<int, 5> c8 = {0, 1, 2, 3, 4}; array<int, 5> c9 = {5, 6, 7, 8, 9}; auto it8_1 = c8.begin(); auto it9_1 = c9.begin(); swap(c8, c9); cout<<(it8_1 == c8.begin())<<'\t'<<(it9_1 == c9.begin())<<endl;
|
emplace
emplace操作将使用接受的参数构造一个对应容器中的元素,并插入容器中。这一点,使用普通的insert、push操作是做不到的。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
| class TestData { public: TestData(string name, int age, double salary): name(name), age(age), salary(salary) {} private: string name; int age; double salary; }; vector<TestData> c10; c10.emplace_back("yubo", 26, 100000000000.0); c10.push_back(TestData("laowang", 56, 10.5)); cout<<c10.size()<<endl;
|
shrink_to_fit
一般可变长容器会预先多分配一部分内存出来,以备在后续增加元素时,不用每次都申请内存。所以有size和capacity之分。size是当前容器中存有元素的个数,而capacity则是在不重新申请内存的情况下,当前可存放元素的最大数目。而shrink_to_fit就表示将capacity中的多余部分退回,使其回到size大小。但是,这个函数的具体效果要依赖于编译器的实现……
1 2 3 4 5 6 7 8 9
| vector<int> c11; for(int i = 0; i < 24; i++) { c11.push_back(i); } cout<<c11.size()<<'\t'<<c11.capacity()<<endl; c11.shrink_to_fit(); cout<<c11.size()<<'\t'<<c11.capacity()<<endl;
|
无序关联容器
C++11新标准中引入了对map、set等关联容器的无序版本,叫做unorderer_map\/unordered_set。
无序关联容器不使用键值的比较操作来组织元素顺序,而是使用哈希。这样在某些元素顺序不重要的情况下,效率更高。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
| unordered_map<string, int> c12; map<string, int> c13; string string_keys[5] = {"aaa", "bbb", "ccc", "ddd", "eee"}; for(int i = 0; i < 5; i++) { c12[string_keys[i]] = i; c13[string_keys[i]] = i; } cout<<"normal map:\n"; for(auto it13 = c13.begin(); it13 != c13.end(); it13++) { cout<<it13->first<<':'<<it13->second<<'\t'; } cout<<endl; cout<<"unordered map:\n"; for(auto it12 = c12.begin(); it12 != c12.end(); it12++) { cout<<it12->first<<':'<<it12->second<<'\t'; } cout<<endl;
|
tuple
熟悉python的程序员应该对tuple都不陌生,C++11中也引入了这一数据结构,用于方便的将不同类型的值组合起来。
可以通过如下方式,获取tuple中的元素、tuple的长度等:
1 2 3 4 5 6
| tuple<int, string, vector<int>> c14{1, "tuple", {0, 1, 2, 3, 4}}; get<0>(c14) = 2; typedef decltype(c14) ctype; size_t sz = tuple_size<ctype>::value; cout<<get<0>(c14)<<'\t'<<get<1>(c14)<<'\t'<<get<2>(c14)[0]<<'\t'<<sz<<endl;
|
总结
1.cbegin和cend提供了固定获取const_iterator的方式。
2.begin和end用于普通数组获得首尾指针。
3.可以使用{}包围的初始值列表进行赋值。
4.增加initializer_list类型用于方便的使用{}包围的不定长列表。
5.增加新的定长数组容器array 单向链表容器forward_list。
6.增加非成员函数版本的swap操作。对array swap只交换元素值,而容器的结构不变;对其他容器则只改变容器数据结构,而元素值不变。
7.增加emplace操作用于将参数传递给构造函数构造元素并插入容器。
8.增加shrink_to_fit函数用于退回多余的空间。
9.增加无序关联容器。
10.增加tuple容器。