一、順序容器操作

1、向順序容器新增元素

　　向順序容器（array除外）新增元素的操作：

forward_list有自己專有版本的insert和emplace。forward_list不支援push_back和emplace_back。vector和string不支援push_front和emplace_front。

　　向一個vector、string或deque插入元素會使所有指向容器的迭代器、引用和指標失效。

　　當我們使用這些操作時，必須記得不同容器使用不同的策略來分配元素空間，而這些策略直接影響效能。在一個vector或string的尾部之外的任何位置，或是一個deque的首尾之外的任何位置新增元素，都需要移動元素。向一個vector或string新增元素可能引起整個物件儲存空間的重新分配。重新分配一個物件的儲存空間需要分配新的記憶體，並將元素從舊的空間移動到新的空間中。

1）使用push_back

　　push_back將一個元素追加到容器的尾部。除array和forward_list之外，每個順序容器都支援push_back。

　　當我們用一個物件來初始化容器時，或是將一個物件插入到容器中時，實際上放入到容器中的是物件值的一個拷貝，而不是物件本身。

2）使用push_front

　　forward_list將一個元素插入到元素的頭部。list、forward_list和deque支援push_front。

3）使用insert

　　insert允許我們在容器中任意位置插入0個或多個元素。vector、deque、list和string都支援insert。

4）使用emplace

　　新標準引入了三個新成員----emplace_front、emplace、emplace_back，這些操作構造而不是拷貝元素。這些操作分別對應push_front、insert、push_back，允許我們將元素放置在容器頭部，一個指定位置之前或容器尾部。

　　當我們呼叫一個emplace成員函式時，是將引數傳遞給元素型別的建構函式。emplace使用這些引數在容器管理的記憶體空間中直接構造元素。傳遞給emplace函式的引數必須與元素型別的建構函式相匹配。

2、訪問元素

　　在順序容器中訪問元素的操作：

　　at和下標操作只適用於string、vector、deque和array。

　　back不適用於forward_list。

注：對一個空容器呼叫front和back是一種嚴重的程式設計錯誤。

1）訪問成員函式返回的是引用

　　在容器中訪問元素的成員函式（即front、back、下標和at）返回的都是引用。如果程式時一個const物件，則返回值是const的引用；如果程式不是const的，則返回值是普通引用。

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <vector>
 4 #include <deque>
 5 #include <list>
 6 #include <forward_list>
 7 #include <array>
 8 
 9 int main()
10 {
11     std::vector<int> c = { 1, 2, 3 };
12     if (!c.empty())
13     {
14         c.front() = 4; // 修改第一個元素的值
15         auto &v = c.back();
16         v = 1024; // 修改最後一個元素的值
17         auto v2 = c.back(); // v2是最後一個元素的拷貝
18         v2 = 0; // 最後一個元素未改變
19         for (auto iter = c.begin(); iter != c.end(); ++iter)
20         {
21             std::cout << (*iter) << " ";
22         }
23         std::cout << std::endl;
24     }
25     return 0;
26 }

3、刪除元素

 　　順序容器的刪除操作：

　　這些操作會改變容器的大小，所以不適用於array。

　　forward_list有特殊版本額erase。

　　forward_list不支援pop_back；vector和string不支援pop_front。

刪除deque中除首尾位置之外的任何元素都會使所有迭代器、引用和指標失效。指向vector和string中刪除點之後位置的迭代器、引用和指標都會失效。

4、特殊的forward_list操作

　　在forward_list中插入或刪除元素的操作：

　　一個從forward_list中刪除奇數的例子：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <vector>
 4 #include <deque>
 5 #include <list>
 6 #include <forward_list>
 7 #include <array>
 8 
 9 int main()
10 {
11     std::forward_list<int> lst = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
12     auto prev = lst.before_begin(); // lst的首前元素
13     auto curr = lst.begin(); // lst的首元素
14     while (curr != lst.end())
15     {
16         if (*curr % 2)
17         {
18             curr = lst.erase_after(prev); // 刪除並移動curr
19         } 
20         else
21         {
22             prev = curr;
23             ++curr;
24         }
25     }
26     for (auto iter = lst.begin(); iter != lst.end(); ++iter)
27     {
28         std::cout << *iter << " ";
29     }
30     std::cout << std::endl;
31     return 0;
32 }

5、改變容器大小

　　順序容器的大小操作：

　　resize不適用於array。

如果resize縮小容器，則指向被刪除元素的迭代器、引用和指標都會失效。對vector、string或deque進行resize()可能導致迭代器、指標和引用失效。

6、容器操作可能使迭代器失效

　　在容器中新增元素和從容器中刪除元素的操作可能會使指向容器元素的指標、引用和迭代器失效。

　　在向容器新增元素後：

a、如果容器是vector或string，且儲存空間被重新分配，則指向容器的迭代器、指標和引用都會失效。如果儲存空間未重新分配，則指向插入位置之前的元素的迭代器、指標和引用仍有效，但指向插入位置之後元素的迭代器、指標和引用將會失效。

b、對於deque，插入到除首尾位置之外的任何位置都會導致迭代器、指標和引用失效。如果在首尾位置新增元素，迭代器會失效，但指向存在的元素的引用和指標不會失效。

c、對於list和forward_list，指向容器的迭代器（包括尾後迭代器和首前迭代器）、引用和指標仍有效。

　　當我們從一個容器中刪除元素後， 指向被刪除元素的迭代器、指標和引用會失效。當我們刪除一個元素後：

a、對於list和forward_list，指向容器其他位置的迭代器（包括尾後迭代器和首前迭代器）、引用和指標仍有效。

b、對於deque，如果在首尾之外的任何位置刪除元素，那麼指向被刪除元素外其他元素的迭代器、引用和指標也會失效。如果刪除deque的尾元素，則尾後迭代器也會失效，但其他迭代器、引用和指標有效；如果刪除首元素，這些也不會受影響。

c、對於vector和string，指向被刪除元素之前的迭代器、引用和指標仍有效。注意：當我們刪除元素時，尾後迭代器總是失效的。

二、vector物件是如何增長的

　　為了支援快速訪問，vector將元素連續儲存----每個元素緊挨著前一個元素儲存。

　　當不得不獲取新的記憶體空間時，vector和string的實現通常會分配比新的空間的需求更大的記憶體空間。容器預留這些空間作為備用，可用來儲存更多的新元素。這樣，就不需要每次新增新元素都重新分配記憶體空間了。只要操作需求沒有超過vector的容量，vector就不會重新分配空間。

1、管理容量的成員函式

　　容器大小管理操作：

　　shrink_to_fit只適用於vector、string和deque。

　　capacity和reserve只適用於vector和string。

reserve並不改變容器中元素的數量，它既能影響vector預先分配多大的記憶體空間。

　　只有當需要的記憶體空間超過當前容量時，reserve呼叫才會改變vector的容量。如果需求大小大於當前容量，reserve至少分配與需求一樣大的空間（可能更大）。如果需求大小小於當前容量，reserve什麼也不做。

　　呼叫該reserve永遠也不會減少容器佔用的記憶體空間。類似的，resize成員函式只改變容器中元素的數目，而不是容器的容量（即使用resize不會減少容器預留的記憶體空間）。

　　在新標準庫中，我們可以呼叫shrink_to_fit來要求vector、string、deque退回不需要的記憶體空間。此函式指出我們不再需要多餘的記憶體空間。但是具體的實現可以選擇忽略此請求。也就是說，呼叫shrink_to_fit也並不保證一定退回記憶體空間。

2）capacity和size

　　容器的size是指它已經儲存的元素的數目；而capacity則是在不分配新的記憶體空間的前提下它最多可以儲存多少元素。

三、額外的string操作

1、構造string的其他方法

　　string型別還支援另外三個建構函式：

1）substr操作

　　子字串操作：

如果pos超過了string的大小，則substr函式丟擲一個out_of_range異常。如果pos+n大於string的大小，則substr只拷貝到string的末尾。

2、改變string的其他方法

　　string型別除了支援順序容器的賦值運算子以及assign、insert和erase操作外，還定義了額外的insert和erase版本。

　　修改string的其他操作：

replace和insert所允許的args形式依賴於range和pos是如何指定的：

3、string搜尋操作

　　string搜尋操作：

　　搜尋操作返回指定字元出現的下標，如果未找到則返回npos。

每個搜尋操作都返回一個string::size_type值，表示匹配發生位置的下標。如果搜尋失敗，則返回一個名為string::npos的靜態成員。標準庫將string::npos定義為一個const string::size_type型別，並初始化為值-1.由於npos是一個unsigned型別，此初始值意味著npos等於任何string的最大的可能的大小。

4、compare函式

　　標準庫string型別還提供了一組compare函式，根據s是等於、大於還是小於引數指定的字串，s.compare()返回0、正數、負數。

　　s.compare()的幾種引數形式：

5、數值轉換

 　　string和數值之間的轉換：

四、容器介面卡

 　　標準庫定義了三個順序容器介面卡：stack、queue、priority_queue。本質上，一個介面卡是一種機制，能使某種事物的行為看起來像另外一種事物一樣。一個容器介面卡接受一種已有的容器型別，使其行為看起來像一種不同的行為。

　　所有容器介面卡都支援的操作和型別：

1）定義一個介面卡

　　預設情況下，stack和queue是基於deque實現的，priority_queue是在vector之上實現的。我們可以在建立一個介面卡時將一個命名的順序容器作為第二個型別引數，來過載預設容器型別。

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <stack>
 4 #include <queue>
 5 
 6 int main()
 7 {
 8     std::deque<int> deq = { 1, 2, 3 };
 9     std::stack<int> stk(deq);
10 
11     std::stack<int, std::vector<int>> stk1; // 在vector上實現的空棧
12     return 0;
13 }

　　對於一個給定的介面卡，可以使用哪些容器時有限制的。所有介面卡都要求容器具有新增和刪除元素的能力。因此，介面卡不能勾鍵在array之上。類似的，我們也不能使用forward_list來構造介面卡，因為所有介面卡都要求容器具有新增、刪除以及訪問尾元素的能力。

2）棧介面卡

　　棧介面卡特有的操作：

　　棧預設基於deque實現，也可以在list或vector之上實現。

　　每個容器介面卡都基於底層容器型別的操作定義了自己的特殊操作。我們只可以使用介面卡操作，而不能使用底層容器型別的操作。

3）佇列介面卡

　　queue和priority_queue介面卡定義在queue標頭檔案中。他們所支援的操作：

　　queue預設基於deque實現，也可以用list或vector實現。

　　priority_queue預設基於vector實現，也可以用deque實現。