主页
文章
分类
系列
标签
简历
【现代C++】容器
发布于: 2022-1-2   更新于: 2022-1-2   收录于: Cpp
文章字数: 304   阅读时间: 2 分钟   阅读量:

线性容器

  1. 为什么要引入 std::array 而不是直接使用 std::vector

与 std::vector 不同,std::array 对象的大小是固定的,如果容器大小是固定的,那么可以优先考虑使用 std::array 容器。 另外由于 std::vector 是自动扩容的,当存入大量的数据后,并且对容器进行了删除操作, 容器并不会自动归还被删除元素相应的内存,这时候就需要手动运行 shrink_to_fit() 释放这部分内存。

  1. 已经有了传统数组,为什么要用 std::array? 使用 std::array 能够让代码变得更加“现代化”,而且封装了一些操作函数,比如获取数组大小以及检查是否非空,同时还能够友好的使用标准库中的容器算法,比如 std::sort

无序容器

std::map/std::set,这些元素内部通过红黑树进行实现, 插入和搜索的平均复杂度均为 O(log(size))。在插入元素时候,会根据 < 操作符比较元素大小并判断元素是否相同, 并选择合适的位置插入到容器中。当对这个容器中的元素进行遍历时,输出结果会按照 < 操作符的顺序来逐个遍历。 而无序容器中的元素是不进行排序的,内部通过 Hash 表实现,插入和搜索元素的平均复杂度为 O(constant), 在不关心容器内部元素顺序时,能够获得显著的性能提升。

元组

纵观传统 C++ 中的容器,除了 std::pair 外, 似乎没有现成的结构能够用来存放不同类型的数据(通常我们会自己定义结构)。 但 std::pair 的缺陷是显而易见的,只能保存两个元素。 C++11支持tuple来存放不同的类型,三个核心函数

  1. std::make_tuple: 构造元组
  2. std::get: 获得元组某个位置的值
  3. std::tie: 元组拆包
 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
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
#include <tuple>
#include <iostream>

auto get_student(int id)
{
	// 返回类型被推断为 std::tuple<double, char, std::string>`
	
	if (id == 0)
	return std::make_tuple(3.8, 'A', "张三");
	if (id == 1)
	return std::make_tuple(2.9, 'C', "李四");
	if (id == 2)
	return std::make_tuple(1.7, 'D', "王五");
	return std::make_tuple(0.0, 'D', "null");
	// 如果只写 0 会出现推断错误, 编译失败`
}

int main()
{
	auto student = get_student(0);`
	std::cout << "ID: 0, "`
	<< "GPA: " << std::get<0>(student) << ", "
	<< "成绩: " << std::get<1>(student) << ", "
	<< "姓名: " << std::get<2>(student) << '\n';
	
	double gpa;
	char grade;
	std::string name;
	
	// 元组进行拆包`
	std::tie(gpa, grade, name) = get_student(1);
	std::cout << "ID: 1, "
	<< "GPA: " << gpa << ", "
	<< "成绩: " << grade << ", "
	<< "姓名: " << name << '\n';
}

std::get 除了使用常量获取元组对象外,C++14 增加了使用类型来获取元组中的对象:

1
2
3
4
std::tuple<std::string, double, double, int> t("123", 4.5, 6.7, 8);
std::cout << std::get<std::string>(t) << std::endl;
std::cout << std::get<double>(t) << std::endl; // 非法, 引发编译期错误
std::cout << std::get<3>(t) << std::endl;

使用 std::variant<>(C++ 17 引入),提供给 variant<> 的类型模板参数 可以让一个 variant<> 从而容纳提供的几种类型的变量(在其他语言,例如 Python/JavaScript 等,表现为动态类型):

1
2
3
int i = 1;
std::get<i>(t);//非法,需要编译期常量
std::cout << tuple_index(t, i) << std::endl;

元组合并与遍历 还有一个常见的需求就是合并两个元组,这可以通过 std::tuple_cat 来实现:

1
auto new_tuple = std::tuple_cat(get_student(1), std::move(t));
1
2
3
4
// 迭代
for(int i = 0; i != tuple_len(new_tuple); ++i)
// 运行期索引
	std::cout << tuple_index(i, new_tuple) << std::endl;