【C/C++开发】容器set和multiset，C++11对vector成员函数的扩展(cbegin()、cend()、crbegin()、crend()、emplace()、data())

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mob604756fec84d 2017-09-17 09:39:00

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一、set和multiset基础

set和multiset会根据特定的排序准则，自动将元素进行排序。不同的是后者允许元素重复而前者不允许。

需要包含头文件：

#include <set>

set和multiset都是定义在std空间里的类模板：

[cpp] view plain copy

print?

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

[cpp] view plain copy

print?

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

只要是可复赋值、可拷贝、可以根据某个排序准则进行比较的型别都可以成为它们的元素。第二个参数用来定义排序准则。缺省准则less是一个仿函数，以operator<对元素进行比较。

所谓排序准则，必须定义strict weak ordering，其意义如下：

1、必须使反对称的。

对operator<而言，如果x<y为真，则y<x为假。

2、必须使可传递的。

对operator<而言，如果x<y为真，且y<z为真，则x<z为真。

3、必须是非自反的。

对operator<而言，x<x永远为假。

因为上面的这些特性，排序准则可以用于相等性检验，就是说，如果两个元素都不小于对方，则它们相等。

二、set和multiset的功能

和所有关联式容器类似，通常使用平衡二叉树完成。事实上，set和multiset通常以红黑树实作而成。

自动排序的优点是使得搜寻元素时具有良好的性能，具有对数时间复杂度。但是造成的一个缺点就是：

不能直接改变元素值。因为这样会打乱原有的顺序。

改变元素值的方法是：先删除旧元素，再插入新元素。

存取元素只能通过迭代器，从迭代器的角度看，元素值是常数。

三、操作函数

构造函数和析构函数

set的形式可以是：

有两种方式可以定义排序准则：

1、以template参数定义：

[cpp] view plain copy

print?

set<int,greater<int>> col1;

此时，排序准则就是型别的一部分。型别系统确保只有排序准则相同的容器才能被合并。

程序实例：

[cpp] view plain copy

print?

#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main()
{
set<int> s1;
set<int,greater<int> > s2;
for (int i = 1;i < 6;++i)
{
s1.insert(i);
s2.insert(i);
}
if(s1 == s2)
cout << "c1 equals c2 !" << endl;
else
cout << "c1 not equals c2 !" << endl;
}

程序运行会报错。但是如果把s1的排序准则也指定为greater<int>便运行成功。

2、以构造函数参数定义。

这种情况下，同一个型别可以运用不同的排序准则，而排序准则的初始值或状态也可以不同。如果执行期才获得排序准则，而且需要用到不同的排序准则，这种方式可以派上用场。

程序实例：

[cpp] view plain copy

print?

#include <iostream>
#include "print.hpp"
#include <set>
using namespace std;
template <class T>
class RuntimeCmp{
public:
enum cmp_mode{normal,reverse};
private:
cmp_mode mode;
public:
RuntimeCmp(cmp_mode m = normal):mode(m){}
bool operator()(const T &t1,const T &t2)
{
return mode == normal ? t1 < t2 : t2 < t1;
}
bool operator==(const RuntimeCmp &rc)
{
return mode == rc.mode;
}
};
typedef set<int,RuntimeCmp<int> > IntSet;
void fill(IntSet& set);
int main()
{
IntSet set1;
fill(set1);
PRINT_ELEMENTS(set1,"set1:");
RuntimeCmp<int> reverse_order(RuntimeCmp<int>::reverse);
IntSet set2(reverse_order);
fill(set2);
PRINT_ELEMENTS(set2,"set2:");
set1 = set2;//assignment:OK
set1.insert(3);
PRINT_ELEMENTS(set1,"set1:");
if(set1.value_comp() == set2.value_comp())//value_comp <span style="font-family: verdana, arial, helvetica, sans-serif; ">Returns the comparison object associated with the container</span>
cout << "set1 and set2 have the same sorting criterion" << endl;
else
cout << "set1 and set2 have the different sorting criterion" << endl;
}
void fill(IntSet &set)
{
set.insert(4);
set.insert(7);
set.insert(5);
set.insert(1);
set.insert(6);
set.insert(2);
set.insert(5);
}

运行结果：

虽然set1和set2的而比较准则本身不同，但是型别相同，所以可以进行赋值操作。

非变动性操作

注意：元素比较操作只能用于型别相同的容器。

特殊的搜寻函数

赋值

赋值操作两端的容器必须具有相同的型别，但是比较准则本身可以不同，但是其型别必须相同。如果比较准则的不同，准则本身也会被赋值或交换。

迭代器相关函数

元素的插入和删除

注意：插入函数的返回值不完全相同。

set提供的插入函数：

[cpp] view plain copy

print?

pair<iterator,bool> insert(const value_type& elem);
iterator insert(iterator pos_hint, const value_type& elem);

multiset提供的插入函数：

[cpp] view plain copy

print?

iterator insert(const value_type& elem);
iterator insert(iterator pos_hint, const value_type& elem);

返回值型别不同的原因是set不允许元素重复，而multiset允许。当插入的元素在set中已经包含有同样值的元素时，插入就会失败。所以set的返回值型别是由pair组织起来的两个值：

第一个元素返回新元素的位置，或返回现存的同值元素的位置。第二个元素表示插入是否成功。

set的第二个insert函数，如果插入失败，就只返回重复元素的位置！

但是，所有拥有位置提示参数的插入函数的返回值型别是相同的。这样就确保了至少有了一个通用型的插入函数，在各种容器中有共通接口。

注意：还有一个返回值不同的情况是：作用于序列式容器和关联式容器的erase()函数：

序列式容器的erase()函数：

[cpp] view plain copy

print?

iterator erase(iterator pos);
iterator erase(iterator beg, iterator end);

关联式容器的erase()函数：

[cpp] view plain copy

print?

void erase(iterator pos);
void erase(iterator beg, iterator end);

这完全是为了性能的考虑。因为关联式容器都是由二叉树实现，搜寻某元素并返回后继元素可能很费时。

五、set应用示例：

[cpp] view plain copy

print?

#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main()
{
typedef set<int,greater<int> > IntSet;
IntSet s1;
s1.insert(4);
s1.insert(3);
s1.insert(5);
s1.insert(1);
s1.insert(6);
s1.insert(2);
s1.insert(5);
//the inserted element that has the same value with a element existed is emitted
copy(s1.begin(),s1.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
cout << endl << endl;
pair<IntSet::iterator,bool> status = s1.insert(4);
if(status.second)
cout << "4 is inserted as element "
<< distance(s1.begin(),status.first) + 1 << endl;
else
cout << "4 already exists in s1" << endl;
copy(s1.begin(),s1.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
cout << endl << endl;
set<int> s2(s1.begin(),s1.end());//default sort criterion is less<
copy(s2.begin(),s2.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));
cout << endl << endl;
}

上述程序最后新产生一个set：s2，默认排序准则是less。以s1的元素作为初值。

注意：s1和s2有不同的排序准则，所以他们的型别不同，不能直接进行相互赋值或比较。

运行结果：

				Defined in header `<iterator>`
	(1)
template< class C > auto rbegin( C& c ) -> decltype(c.rbegin());		(since C++14) (until C++17)
template< class C > constexpr auto rbegin( C& c ) -> decltype(c.rbegin());		(since C++17)
		(1)
template< class C > auto rbegin( const C& c ) -> decltype(c.rbegin());			(since C++14) (until C++17)
template< class C > constexpr auto rbegin( const C& c ) -> decltype(c.rbegin());			(since C++17)
			(2)
template< class T, size_t N > reverse_iterator<T*> rbegin( T (&array)[N] );				(since C++14) (until C++17)
template< class T, size_t N > constexpr reverse_iterator<T*> rbegin( T (&array)[N] );				(since C++17)
				(3)
template< class C > auto crbegin( const C& c ) -> decltype(std::rbegin(c));					(since C++14) (until C++17)
template< class C > constexpr auto crbegin( const C& c ) -> decltype(std::rbegin(c));					(since C++17)

Returns an iterator to the reverse-beginning of the given container c or array array.

1) Returns a possibly const-qualified iterator to the reverse-beginning of the container c.

2) Returns std::reverse_iterator<T*> to the reverse-beginning of the array array.

3) Returns a const-qualified iterator to the reverse-beginning of the container c.

【C/C++开发】容器set和multiset，C++11对vector成员函数的扩展(cbegin()、cend()、crbegin()、crend()、emplace()、data())_#include

Parameters

c	-	a container with a `rbegin` method
array	-	an array of arbitrary type

Return value

An iterator to the reverse-beginning of c or array

Notes

In addition to being included in <iterator>, std::rbegin and std::crbegin are guaranteed to become available if any of the following headers are included: <array>, <deque>, <forward_list>, <list>, <map>, <regex>, <set>, <string>, <string_view> (since C++17), <unordered_map>, <unordered_set>, and <vector>.

Overloads

Custom overloads of rbegin may be provided for classes that do not expose a suitable rbegin() member function, yet can be iterated. The following overload is already provided by the standard library:

rbegin(std::initializer_list) (C++14)	specializes std::rbegin (function)

Example

Run this code

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>


int main() 

{

    std::vector<int> v = { 3, 1, 4 };


    auto vi = std::rbegin(v);


    std::cout << *vi << '\n'; 


    int a[] = { -5, 10, 15 };


    auto ai = std::rbegin(a);


    std::cout << *ai << '\n';

}

Output:

4
15

所以这篇博客就是想罗列一下C++11对vector容器的扩充。

std::vector::cbegin和std::vector::cend

这两个方法是与std::vector::begin和std::vector::end相对应的，从字面就能看出来，多了一个’c’，顾名思义就是const的意思。

所以：

std::vector::cbegin： Returns a const_iterator pointing to the first element in the container.

std::vector::cend： Returns a const_iterator pointing to the past-the-end element in the container.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	`<code``class``=``"hljs cpp"``>#include <iostream>` `#include <vector>` `int``main ()` `{` `std::vector<``int``> myvector = {``10``,``20``,``30``,``40``,``50``};` `std::cout <<` `"myvector contains:"``;` `for``(auto it = myvector.cbegin(); it != myvector.cend(); ++it)` `std::cout <<` `' '` `<< *it;` `std::cout <<` `'\n'``;` `return``0``;` `}` `Output:` `myvector contains:` `10``20` `30` `40` `50``</``int``></vector></iostream></code>`

std::vector::crbegin和std::vector::crend

这两个方法就不解释了，与上面的相比就是多了个’r’， reverse的缩写，反转迭代器，代码就省略了。

std::vector::emplace

之前已经对emplace_back进行了讨论，其实还有一个方法叫emplace。

我想说的就是，emplace之于emplace_back就像insert之于push_back。

看英文描述就直观：

emplace：Construct and insert element

emplace_back：Construct and insert element at the end

如何使用：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	`<code``class``=``"hljs cpp"``>#include <iostream>` `#include <vector>` `int``main ()` `{` `std::vector<``int``> myvector = {``10``,``20``,``30``};` `auto it = myvector.emplace ( myvector.begin()+``1``,``100``);` `myvector.emplace ( it,` `200``);` `myvector.emplace ( myvector.end(),` `300``);` `std::cout <<` `"myvector contains:"``;` `for``(auto& x: myvector)` `std::cout <<` `' '` `<< x;` `std::cout <<` `'\n'``;` `return``0``;` `}` `Output:` `myvector contains:` `10``200` `100` `20` `30` `300``</``int``></vector></iostream></code>`

std::vector::data

Returns a direct pointer to the memory array used internally by the vector to store its owned elements.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	`<code``class``=``"hljs cpp"``>#include <iostream>` `#include <vector>` `int``main ()` `{` `std::vector<``int``> myvector (``5``);` `int``* p = myvector.data();` `p =` `10``;` `++p;` `p =` `20``;` `p[``2``] =` `100``;` `std::cout <<` `"myvector contains:"``;` `for``(unsigned i=``0``; i<myvector.size(); ++i)=``""``std::cout=``""``<<=``""``'="" myvector[i];="" '``\n';=``""``return``=``""``0``;=``""``}=``""``output:=``""``myvector=``""``contains:=``""``10``=``""``20``=``""``0``=``""``100``=``""``0``</``int``></vector></iostream></code>`

std::vector::shrink_to_fit

Requests the container to reduce its capacity to fit its size.

就是减少空间

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	`<code``class``=``"hljs cpp"``><code``class``=``"hljs cpp"``>#include <iostream>` `#include <vector>` `int``main ()` `{` `std::vector<``int``> myvector (``100``);` `std::cout <<` `"1. capacity of myvector: "` `<< myvector.capacity() <<` `'\n'``;` `std::cout <<` `"1. size of myvector: "` `<< myvector.size() <<` `'\n'``;` `myvector.resize(``10``);` `std::cout <<` `"2. capacity of myvector: "` `<< myvector.capacity() <<` `'\n'``;` `std::cout <<` `"2. size of myvector: "` `<< myvector.size() <<` `'\n'``;` `myvector.shrink_to_fit();` `std::cout <<` `"3. capacity of myvector: "` `<< myvector.capacity() <<` `'\n'``;` `std::cout <<` `"3. size of myvector: "` `<< myvector.size() <<` `'\n'``;` `return``0``;` `}` `//输出` `1``. capacity of myvector:` `100` `1``. size of myvector:` `100` `2``. capacity of myvector:` `100` `2``. size of myvector:` `10` `3``. capacity of myvector:` `10` `3``. size of myvector:` `10``</``int``></vector></iostream></code></code>`