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C++stl与类[转载]
原文地址： http://www.cnblogs.com/jianxinzhou/p/3982771.html
**********************作者是不是转的我不清楚呀
OOP之类和对象
1. this指针的引入
每个成员函数都有一个额外的隐含的形参，这个参数就是this指针，它指向调用对象的地址。默认情况下，this的类型是指向类类型非常量版本的常量指针。可以表示成如下伪代码形式：
/* 假设现在有一个类Sales_data，以及其非常量Sales_data类型对象，则该隐式的this指针可以写成如下伪代码形式 */Sales_data *const this = &total;
this指针一般用于解决重名问题和返回自身的值或者引用。例如：
struct A{ int a; void test(int a){ this->a = a; }};test函数的形参a和类成员a成名，根据就近原则，直接使用a，调用的是形参a，那么如何使用被屏蔽的成员a呢，这里就是采用this指针。
2. const成员函数
紧随参数列表之后的const关键字作用为：修改隐式this指针所指向的对象的类型，如下：
/* 假设现在有一个类Sales_data，以及Sales_data类型对象，则在const成员函数中隐式的this指针可以写成如下伪代码形式 */const Sales_data *const this = &total;
这里加const的含义是，这个函数不能修改本对象，其实就是函数体内不得对类的成员进行修改。const主要起到保护的作用。
注意以下几点：
a）非const对象可以调用const成员函数，也可以调用非const成员函数，但是const对象只能调用const成员函数。并且，非const对象优先调用非const成员函数。
b）const成员函数只可以返回本对象的常量引用，如下写法会报错：
Student &print(ostream &os) const{ os << id_ << " " << name_ << " " << age_ << endl; return *this;}报错提示：
clang下：error: binding of reference to type ‘Student‘ to a value of type ‘const Student‘ drops qualifiers
return *this;
g++下：error: invalid initialization of reference of type ‘Student&’ from e
return *this;
最后记住：构造函数不能为const。如果为const，怎么完成初始化工作？！
3. const成员函数和非const成员函数可以构成重载。
到此为止，构成函数重载的要素有：类的名称、函数名、函数形参表以及成员函数的const属性。事实上，函数签名就是由这几个部分构成。
在这里我们解释一个问题： 为什么C语言里面没有函数重载？ 因为在编译器编译C程序时会维护一张符号表，C语言在记载函数的时候就是简单的记录函数的名字，所以函数名就是C函数的唯一标识。当我们试图定义两个名字相同的函数时，就发生了重定义。
C++是怎么做的呢？ 很显然，对于普通函数，它的符号（唯一标识）是根据函数名和参数列表生成的，对于类的成员函数，还要加上类名和const属性，所以我们进行函数重载的时候，这些函数在符号表中的标识是不相同的。 C++正是通过这种机制实现了函数的重载。
注意：C++编译器生成函数符号的时候没有考虑返回值，这也是函数重载和返回值无关的原因。
4. 构造函数之构造函数初始值列表（constructor initialize list）
构造函数有一个特殊的地方，就是它可以包含一个构造函数初始化列表，如下：
Person(int id, const string &name, int age) :_id(id), _name(name), _age(age){}虽然以下形式，也完全可以达到目的：
Person(int id, const string &name, int age){ _id = id; _name = name; _age = age;}但两者是不同的。第一种形式带构造函数初始值列表，执行的是真正的初始化工作；而第二种形式，进行的是赋值操作。
注意，即使构造函数没有构造函数初始值列表（更确切的说是构造函数初始值列表为空），那么类中的成员变量将会执行默认初始化。因此在以下情况我们必须使用构造函数默认初始化列表：
a）const内置类型变量以及没有显示定义默认构造函数的const类类型变量（可以参考该博文合成的默认构造函数定义为delete的一种情况）
b）引用类型成员
c）没有默认构造函数的类类型变量
其本质是因为，const内置类型变量和引用类型必须初始化；而对于类类型对象，可以通过默认构造函数进行默认初始化（非const类类型对象只要有默认构造函数就可以默认初始化，而const类类型对象必须有显示定义的默认构造函数才可以执行默认初始化）
5. 类成员初始化的顺序是它们在类中声明的顺序，而不是初始化列表中列出的顺序
考虑下面的类：
class X { int i; int j;public: X(int val) : j(val), i(j) { }};我们的设想是这样的，用val初始化j，用j的值初始化i，然而这里初始化的次序是先i然后j。
记住：类成员初始化的顺序是它们在类中声明的顺序，而不是初始化列表中列出的顺序！
6. 析构函数
与构造函数一样，析构函数也是一种特殊的函数。构造函数在对象被创建时调用，析构函数则是在对象被销毁时被调用。构造函数与构造函数一样，同样没有返回值，并且析构函数没有任何参数。如下：
~Person(){ }需要引起注意的是：
a）对于类类型对象foo的析构函数只是在它生命期的最后一刻的回调罢了，管不了foo自己所占的内存，就像自己没法给自己收尸一样。
b）对于堆上的类类型对象：free 干的事情是释放内存。delete 干的事情是调用析构函数，然后释放内存，注意是delete释放的内存空间，而不是析构函数释放的。对于栈上的类类型对象，退出作用域时会自动调用析构函数，然后释放内存。
总结：对于栈上的类类型对象其实和内置类型变量一样，退出作用域后都是由系统自动释放内存的。实际上无论是栈空间，还是堆空间，内置类型对象和类类型对象销毁时的区别，在于类对象会在销毁前调用析构函数。
7. static成员
不用于普通的数据成员，static 数据成员独立于该类的任何一个对象而存在，每个static数据成员是与类关联，并不与该类的对象相关联。
正如类可以定义共享的 static 数据成员一样，类也可以定义 static 成员函数。static 成员函数没有 this 形参（因为static成员不属于任何一个对象），它可以直接访问所属类的 static 成员，但不能直接使用非 static 成员（因为没有this指针）。当我们在类的外部定义 static成员时，无须重复指定 static 保留字，该保留字只出现在类定义体内部的声明处即可。
小结：
a）static 成员是类的组成部分但不是任何对象的组成部分，因此，static 成员函数没有 this 指针。
b）因为 static 成员不是任何对象的组成部分，所以 static 成员函数不能是const成员函数。因为，将成员函数声明为 const 就是承诺不会修改该函数所属的对象，而 static 成员不是任何对象的组成部分。
c）static 函数只能使用 static 成员，而不能直接调用普通成员（方法+数据成员），当然如果这样写，static void print(Test &t) 谁也挡不住其调用对象t的普通成员。
d）static 成员一般在类内声明，类外定义。注意，当我们在类的外部定义 static 成员时，无须重复指定 static 保留字，该保留字只出现在类定义体内部的声明处即可。
8. 友元
1. 必须先定义包含成员函数的类，才能将这个类的成员函数设置为另外一个类的友元。
2. 不必预先声明类和非成员函数来将它们设为友元。
#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;class Test{ public: friend class Other; //声明某个类是Test的朋友 friend void bar(const Test &t); //声明某个函数是Test的朋友 private: int x_; int y_;};class Other{ public: void foo(Test &t) { t.x_ = 10; t.y_ = 20; }};void bar(const Test &t){ cout << t.x_ << endl;}int main(int argc, const char *argv[]){ Test t; return 0;}注意：友元关系是单向的，以上例子中Test并不是Other的朋友，因此Test不能访问Other的private成员。（tmd，这不就是在告诉我们，你的是我的，我的还是我的）。顺便黑一下C++：
C++ is a modern language where your parent can‘t touch your privates but your friends can.
多么痛的领悟。
STL之顺序容器
1. 顺序容器的初始化
顺序容器主要是vector和list，他们的初始化方式有以下五种：
1. 直接初始化一个空的容器
2. 用一个容器去初始化另一个容器
3. 指定容器的初始大小
4. 指定容器的初始大小和初始值
5. 用一对迭代器范围去初始化容器
第2种和第5种初始化方式的区别在于：第2种不仅要求容器类型相同，还要求容器元素类型完全一致，而第5种不要求容器相同，对于容器元素，要求能相互兼容即可。
指针可以当做迭代器，所以可以这样做：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;int main(int argc, char **argv) { const size_t MAX_SIZE = 3; string arr[MAX_SIZE] = { "hello", "world", "foobar" }; vector<string> vec(arr, arr + MAX_SIZE); return 0;}注意，凡是传入迭代器作为指定范围的参数，可以使用指针代替。
2. 容器元素的类型约束
凡是放入vector中的元素，必须具备复制和赋值的能力，因为放入vector中的元素只是一份拷贝。下例会报错。
#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;//Test不支持复制和赋值。所以不能放入vectorclass Test{ public: Test() {} private: //设为私有，禁用了Test的复制和赋值能力 Test(const Test &); //用于复制（拷贝构造函数） void operator=(const Test &); //用于赋值（赋值运算符）};int main(int argc, const char *argv[]){ vector<Test> vec; Test t; vec.push_back(t); return 0;}3. 特殊的迭代器成员 begin和end
有四个特殊的迭代器：
c.begin() //指向容器C的第一个元素
C.end() //指向最后一个元素的下一个位置
C.rbegin() //返回一个逆序迭代器，指向容器c的最后一个元素
C.rend() //返回一个逆序迭代器，指向容器c的第一个元素的前面的位置
分别去顺序迭代和逆序迭代容器，例如：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <list>using namespace std;int main(int argc, char **argv) { vector<string> vec; vec.push_back("beijing"); vec.push_back("shanghai"); vec.push_back("guangzhou"); vec.push_back("shenzhen"); for (vector<string>::iterator iter = vec.begin(); iter != vec.end(); ++iter) { cout << *iter << endl; } for (vector<string>::reverse_iterator iter = vec.rbegin(); iter != vec.rend(); ++iter) { cout << *iter << endl; } return 0;}/*output:beijingshanghaiguangzhoushenzhenshenzhenguangzhoushanghaibeijing*/4. 顺序容器的插入操作
1. vector没有push_front（vectoe内部实现是数组）。list有push_front。
2. 针对List
a）可以使用insert(p, t) 在指定位置元素之前添加元素，其中p是迭代器，t时元素的值
b）Insert(p, n, t) 在迭代器p指向的位置之前插入n个元素，初始值为t
c）Insert(p, b, e) 在迭代器p指向的位置之前插入迭代器b和迭代器e之间的元素
d）可是使用push_front 头插
5. 顺序容器的删除操作
1. 删第一个或最后一个元素
类似与插入元素，pop_front或者pop_back可以删除第一个或者最后一个元素
2. 删除容器的一个元素
与insert对应，删除采用的是erase操作，该操作有两个版本：删除由一个迭代器指向的元素，或者删除由一对迭代器标记的一段元素。删除元素需要接收返回值，防止迭代器失效，最好使用while循环。
6. 容器大小的操作
vector与容量有关的函数：
a）size 元素数目，类似于会议室中人的数目
b）resize 调整元素数目，类似于调整函数
c）capacity 可容纳数目，类似于会议室中的座位数量
d）reserve 告诉vector容器应该预留多少个元素的存储空间
7. 迭代器的失效问题
任何insert或者push操作都可能导致迭代器失效。当编写循环将元素插入到vector或list容器中时，程序必须确保迭代器在每次循环后都得到更新。
vector迭代器持续有效，除非：
1. 使用者在较小的索引位置插入或者删除元素。
2. 由于容量的变化引起的内存重新分配。
list迭代器持续有效，除非：
将it指向的元素删除，那么it则失效（list内部实现是链表，it指向的元素删了就是没有了，再用it访问直接段错误。vector也有可能失效，只不过后面的元素会往前移，再用it访问可能不会产生段错误）。
删除元素需要接收返回值，最好使用while循环。例如删除下例删除偶数：
vector<int>::iterator it = vec.begin();
while(it != vec.end()){ if(*it % 2 == 0) //vec.erase(it); it = vec.erase(it); else ++it;}8. vector的for_each方法
遍历vector方法：
1. 下标
2. 迭代器
3. for_each
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <algorithm>using namespace std;void print(int i){ cout << i << endl;}int main(int argc, const char *argv[]){ vector<int> vec; vec.push_back(12); vec.push_back(23); vec.push_back(45); vec.push_back(56); vec.push_back(221); vec.push_back(35); vec.push_back(129); for_each(vec.begin(), vec.end(), print); return 0;}/*output:1223455622135129*/9. vector和list的区别
a) vector采用数组实现，list采用链表。
b) vector支持随机访问，list不提供下标。
c) 大量增加删除的操作适合使用list。
10. string之截取子串substr
例子如下：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ string s = "helloworldfoo"; string s2 = s.substr(1, 4); //ello cout << s2 << endl; return 0;}注意，迭代器一般是取基地址到尾后地址的一段范围。而下标操作，通常是基地址+长度。
11. stack
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <stack>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ stack<int> s; s.push(10); s.push(22); s.push(23); s.push(1); s.push(8); s.push(99); s.push(14); while(!s.empty()) { cout << s.top() << endl; s.pop(); } return 0;}/* 输出如下：149981232210*/12. queue
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <queue>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ queue<int> q; q.push(12); q.push(23); q.push(4); q.push(5); q.push(7); while(!q.empty()) { cout << q.front() << endl; q.pop(); } return 0;}/*输出：1223457*/13. 优先级队列（用堆实现）
例1：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <queue>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ priority_queue<int> q; q.push(12); q.push(99); q.push(23); q.push(123); while(!q.empty()) { cout << q.top() << endl; q.pop(); } return 0;}/*output：123992312*/例2：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <queue>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q; q.push(12); q.push(99); q.push(23); q.push(123); while(!q.empty()) { cout << q.top() << endl; q.pop(); } return 0;}/*output:122399123*/#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <queue>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ priority_queue<int, vector<int>, less<int> > q; q.push(12); q.push(99); q.push(23); q.push(123); while(!q.empty()) { cout << q.top() << endl; q.pop(); } return 0;}/*output:123992312*/例3：传入函数对象
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <queue>using namespace std;struct Score{ int score_; string name_; Score(int score, const string name) :score_(score), name_(name) { }};class Cmp{ public: bool operator() (const Score &s1, const Score &s2) { return s1.score_ < s2.score_; }};// Cmp p;// p(s1, s2)int main(int argc, const char *argv[]){ priority_queue<Score, vector<Score>, Cmp> q; q.push(Score(67, "zhangsan")); q.push(Score(88, "lisi")); q.push(Score(34, "wangwu")); q.push(Score(99, "foo")); q.push(Score(0, "bar")); while(!q.empty()) { cout << q.top().name_ << " : " << q.top().score_ << endl; q.pop(); } return 0;}/*output:foo : 99lisi : 88zhangsan : 67wangwu : 34bar : 0*/STL之关联容器
1. Pair类型
Pair是一种简单的关联类型。注意：pair不是容器，而是代表一个key-value键值对。
示例1:
#include <iostream>#include <string>#include <utility>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ pair<int, int> p1; p1.first = 10; p1.second = 12; pair<int, string> p2; p2.first = 12; p2.second = "hello"; pair<string, string> p3;}
示例2：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>using namespace std;//生成pair对象的三种方法int main(int argc, const char *argv[]){ vector<pair<string, int> > vec; pair<string, int> word; word.first = "hello"; word.second = 12; vec.push_back(word); pair<string, int> word2("world", 12); vec.push_back(word2); vec.push_back(make_pair("foo", 3));}示例3：vector中装入pair，实现统计词频：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <utility>using namespace std;typedef vector<pair<string, int> > Dict;void makeDict(Dict &dict, const vector<string> &words);void addWordToDict(Dict &dict, const string &word);int main(int argc, const char *argv[]){ vector<string> words; string word; while(cin >> word) words.push_back(word); Dict dict; makeDict(dict, words); for(const pair<string, int> &p : dict) { cout << p.first << " : " << p.second << endl; } return 0;}void makeDict(Dict &dict, const vector<string> &words){ dict.clear(); for(vector<string>::const_iterator it = words.begin(); it != words.end(); ++it) { addWordToDict(dict, *it); }}void addWordToDict(Dict &dict, const string &word){ Dict::iterator it; for(it = dict.begin(); it != dict.end(); ++it) { if(it->first == word) { ++it->second; break; } } if(it == dict.end()) dict.push_back(make_pair(word, 1));}
2. map
map可以看做是一种存储pair类型的容器，内部采用二叉树实现（编译器实现为红黑树）。
1. pair不是容器，而是代表一个key-value键值对；而map则是一个容器，里面存储了pair对象，只是存储的方式与vector<pair>这种连续存储，有所不同，map采用的是二叉排序树存储pair，一般而言是红黑树，因此内部是有序的
2. 当map使用下标访问时，如果key不存在，那么会在map中添加一个新的pair，value为默认值
示例1：
#include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, int> m; m["beijing"] = 2000; m["shenzhen"] = 1000; m["shanghai"] = 1500; m["hongkong"] = 500; m["hangzhou"] = 880; for(map<string, int>::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); ++it) { //*it pair cout << it->first << " : " << it->second << endl; } return 0;}/*output:beijing : 2000hangzhou : 880hongkong : 500shanghai : 1500shenzhen : 1000*/// 由于key是string类型，因此输出按字典序。
示例2：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, int> m; m["beijing"] = 40; m["shenzhen"] = 30; m["guangzhou"] = 37; cout << m.size() << endl; //3 cout << m["shanghai"] << endl; cout << m.size() << endl; return 0;}/*output:304*/3. map 的 key 必须具有小于操作符 operator <
以下为错误代码：
#include <iostream>#include <map>using namespace std;struct Test{ int a;};int main(int argc, const char *argv[]){ map<Test, int> m; Test t; m[t] = 1;}/* 编译报错，因为Test对象在次数为key-value对中的key，但其并没有定义 operator< 运算符，红黑树无法进行排序 */4. map查找元素的效率是lgn，因为树的高度不超过O(lgN)
示例：使用map，实现统计词频，如下：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, int> words; string word; /* 如果key（word）存在，则value++； 如果word不存在，此处会在map（words）中添加一个新的pair，value为默认值（此处为0），然后value++ */ while(cin >> word) words[word]++; for(const pair<string, int> &p : words) cout << p.first << " : " << p.second << endl; return 0;}5. 在map中添加元素
刚才我们看到，采用下标的方式，可以给map添加元素，但更好的做法时采用insert插入一个pair对象。
这里值得注意的是insert的返回值，其返回了一个pair对象，第一个元素是指向该key所在的那个pair对象的的迭代器，第二个则表示插入是否成功。使用insert插入map元素时，如果失败，则不会更新原来的值。看下面例子：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, int> m; m.insert(make_pair("hello", 1)); m.insert(make_pair("foo", 1)); m.insert(make_pair("bar", 1)); m.insert(make_pair("hello", 1)); cout << "size : " << m.size() << endl; /* insert的返回值：指向key所在pair的迭代器，以及表示插入是否成功的布尔值 */ pair<map<string, int>::iterator, bool> ret; // 之前没有这个key，插入成功 ret = m.insert(make_pair("fwfgwfg", 23)); cout << "ret = " << ret.second << endl; // 之前已有的key，插入失败。插入失败的话，不会更新原来的value值 ret = m.insert(make_pair("hello", 25425)); cout << "ret = " << ret.second << endl; cout << ret.first->second << endl; return 0;}/*output:size : 3 ret = 1 ret = 01*/下面的程序仍然是实现统计词频：
#include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, int> words; string word; pair<map<string, int>::iterator, bool> ret; while(cin >> word) { ret = words.insert(make_pair(word, 1)); if(ret.second == false) //word已经存在 ++ret.first->second; } for(const pair<string, int> &p : words) cout << p.first << " : " << p.second << endl; return 0;}综上，在本章中我们已经使用三种方式，去统计词频了，分别是：vector中使用pair， map的下标访问方式以及map的insert方式。
6. 在map中查找元素
刚才看到可以利用下标获取value的值，但是这样存在一个弊端，如果下标访问的是不存在的元素，那么会自动给map增加一个键值对，这显然不是我们所预期的。
我们可以采用 count 和 find 来解决问题，其中 count 仅仅能得出该元素是否存在，而 find 能够返回该元素的迭代器。
示例1：
#include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, string> m; m["beijing"] = "bad"; m["shanghai"] = "just soso"; m["shenzhen"] = "well"; m["hangzhou"] = "good"; cout << m.count("hangzhou") << endl; cout << m.count("HK") << endl; return 0;}/*output:10*/示例2：
#include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ map<string, string> m; m["beijing"] = "bad"; m["shanghai"] = "just soso"; m["shenzhen"] = "well"; m["hangzhou"] = "good"; // find的返回值 map<string, string>::iterator it = m.find("HK"); if(it == m.end()) cout << "不存在" << endl; else cout << it->first << " : " << it->second << endl; return 0;}/*output:不存在*/3. set
Set类似于数学上的集合，仅仅表示某个元素在集合中是否存在，而不必关心它的具体位置。同样，set中的元素互异，也就是无法两次插入相同的元素。set 底层采用红黑树实现，按照值进行排序，map则按照key进行排序。使用方式和map类似，但是简单很多。
示例1：
#include <iostream>#include <string>#include <set>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ set<int> s; // set不会插入重复的元素 for(int i = 0; i < 20 ; ++i) { s.insert(i); s.insert(i); } cout << "size : " << s.size() << endl; return 0;}/*output:size : 20*/示例2：
#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <set>#include <stdlib.h>using namespace std;int main(int argc, const char *argv[]){ srand(10000); set<int> s; for(int i = 0; i < 40; ++i) { s.insert(rand() % 100); } // 注意是有序的 for(int i : s) { cout << i << " "; } cout << endl; return 0;}/*output:4 5 8 12 13 15 16 20 21 22 24 25 27 32 38 39 42 43 46 50 54 57 59 63 66 72 78 82 85 93 94 96 98*/4. 小结
map 中key 的值是唯一的，set 中的元素都是唯一的。
1. map和set比较：
a) 二者均使用红黑树实现
b) key需要支持<操作
c) map侧重于key-value的快速查找
d) set侧重于查看元素是否存在
2. 用户无法对map和set中的元素进行排序，不然会干扰map和set本身的实现。
最后注意：map 的 key 值是不可更改的。而 set 中的 value 虽然可以更改，但不建议这样做，真有需求，直接删除即可。
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