C++容器详解：顺序、适配器与关联容器操作指南

本文将深入探讨C++中的顺序容器、容器适配器以及关联容器，包括它们的基本操作和特性。顺序容器主要包括vector、string、list、forward_list、deque和array，而容器适配器则涉及stack、queue和priority_queue。关联容器则包含map、set、multimap和unordered_multimap。我们将讨论这些容器的增删查改操作，以及一些特殊功能，如string的搜索操作、C++中容器的迭代器行为和swap操作的影响。 首先，让我们关注顺序容器。vector是一种动态数组，它允许高效地在任意位置插入和删除元素，但插入和删除元素可能会导致所有迭代器、引用和指针失效。string是一个特殊的容器，用于存储字符序列，它提供了多种搜索操作，包括比较、查找等功能。list是一个双向链表，其插入和删除操作通常比vector更高效，但随机访问较慢。forward_list是单向链表，只支持前向遍历，它的插入和删除操作不涉及其他元素的移动。deque（双端队列）支持在两端高效地插入和删除元素，但内存分配相对较复杂。 容器适配器stack、queue和priority_queue是基于现有容器（通常是vector）的抽象，stack模拟了后进先出（LIFO）的数据结构，queue模仿先进先出（FIFO）的队列，而priority_queue则按优先级顺序存储元素。 关联容器，如map和set，使用红黑树实现，它们将元素按照特定键进行排序。map中，键值对通过键进行查找，而set仅包含键。multimap和multiset允许键值对的键重复。unordered_map和unordered_set使用哈希表，提供快速查找，但不保证元素顺序。这些关联容器提供了插入、删除和查找操作，同时也提供了下标操作，但需要注意，下标操作在无序容器中不适用。 在C++中，迭代器、引用和指针的行为很重要。例如，向vector或string插入元素会导致所有指向容器内部位置的迭代器、引用和指针失效。在deque中，除首尾位置外的插入和删除同样会导致失效。然而，对于list和forward_list，插入和删除操作通常不会影响迭代器的有效性。 关于赋值操作，如c1 = c2 或 assign，这会导致原有容器的迭代器、引用和指针失效，但swap操作通常不会，除非涉及到array或string，因为这两个容器会交换元素。对于关系运算符，只有当容器类型相同且元素可比较时，它们才有意义。在无序关联容器中，除了==和!=，其他比较操作不被支持。 此外，我们还需要了解pair类型，它是关联容器中键值对的基础。无序容器的管理操作包括调整装载因子、哈希函数和等价关系。 在使用C++容器时，理解和掌握这些基本概念和操作细节至关重要，因为它们直接影响到代码的性能和正确性。熟悉这些知识将使你能够更有效地设计和实现C++程序，特别是在处理大量数据和需要高效数据结构的情况下。