容器库

 

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容器库

顺序

array (C++11)

vector

vector<bool>

inplace_vector (C++26)

hive (C++26)

deque

forward_list (C++11)

list

关联式

set

multiset

map

multimap

无序关联式

unordered_set (C++11)

unordered_multiset (C++11)

unordered_map (C++11)

unordered_multimap (C++11)

适配器

stack

queue

priority_queue

flat_set (C++23)

flat_multiset (C++23)

flat_map (C++23)

flat_multimap (C++23)

视图

span (C++20)

mdspan (C++23)

表格

迭代器失效

成员函数表

非成员函数表

 

容器库是一个通用的类模板和算法集合，允许程序员轻松地实现常见的数据结构，如队列、列表和栈。 有 两(直到 C++11)三(自 C++11 起) 类容器

• 顺序容器、
• 关联容器、

无序关联容器、

(自 C++11 起)

每种容器都设计为支持不同的操作集。

容器管理为其元素分配的存储空间，并提供成员函数来访问它们，可以直接访问，也可以通过迭代器（属性类似于指针的对象）访问。

大多数容器至少有几个共同的成员函数，并共享功能。 哪种容器最适合特定应用不仅取决于提供的功能，还取决于其在不同工作负载下的效率。

顺序容器

顺序容器实现可以顺序访问的数据结构。

array (C++11)	固定大小的原位连续数组 (类模板)
vector	可调整大小的连续数组 (类模板)
inplace_vector (C++26)	可调整大小、固定容量、原位连续数组 (类模板)
hive (C++26)	重用已擦除元素内存的集合 (类模板)
deque	双端队列 (类模板)
forward_list (C++11)	单向链表 (类模板)
list	双向链表 (类模板)

关联容器

关联容器实现可以快速搜索的排序数据结构（O(log n) 复杂度）。

set	唯一键的集合，按键排序 (类模板)
map	键值对的集合，按键排序，键是唯一的 (类模板)
multiset	键的集合，按键排序 (类模板)
multimap	键值对的集合，按键排序 (类模板)

无序关联容器 (自 C++11 起)

无序关联容器实现可以快速搜索的无序（哈希）数据结构（O(1) 平均，O(n) 最坏情况复杂度）。

unordered_set (C++11)	唯一键的集合，按键哈希 (类模板)
unordered_map (C++11)	键值对的集合，按键哈希，键是唯一的 (类模板)
unordered_multiset (C++11)	键的集合，按键哈希 (类模板)
unordered_multimap (C++11)	键值对的集合，按键哈希 (类模板)

容器适配器

容器适配器为顺序容器提供不同的接口。

stack	适配容器以提供栈（LIFO 数据结构） (类模板)
queue	适配容器以提供队列（FIFO 数据结构） (类模板)
priority_queue	适配容器以提供优先级队列 (类模板)
flat_set (C++23)	适配容器以提供唯一键的集合，按键排序 (类模板)
flat_map (C++23)	适配两个容器以提供键值对的集合，按唯一键排序 (类模板)
flat_multiset (C++23)	适配容器以提供键的集合，按键排序 (类模板)
flat_multimap (C++23)	适配两个容器以提供键值对的集合，按键排序 (类模板)

视图 (自 C++20 起)

视图为与元素非拥有数组上的单维或多维视图交互提供灵活的工具。

span (C++20)	连续对象序列上的非拥有视图 (类模板)
mdspan (C++23)	多维非拥有数组视图 (类模板)

迭代器失效

只读方法永远不会使迭代器或引用失效。 修改容器内容的方法可能会使迭代器和/或引用失效，如下表总结。

类别	容器	在插入后，是否...		在擦除后，是否...		有条件地
		迭代器有效？	引用有效？	迭代器有效？	引用有效？
顺序容器	array	不适用		不适用
	vector	否		不适用		插入更改了容量
		是		是		在修改后的元素之前 （仅当容量未更改时才插入）
		否		否		在修改后的元素或之后
	deque	否	是	是，除了擦除的元素		修改了第一个或最后一个元素
			否	否		仅修改了中间元素
	list	是		是，除了擦除的元素
	forward_list	是		是，除了擦除的元素
关联容器	set multiset map multimap	是		是，除了擦除的元素
无序关联容器	unordered_set unordered_multiset unordered_map unordered_multimap	否	是	不适用		插入导致重新哈希
		是		是，除了擦除的元素		未重新哈希

在此，插入指的是任何向容器添加一个或多个元素的方法，擦除指的是任何从容器中删除一个或多个元素的方法。

• 插入方法的示例包括 std::set::insert、 std::map::emplace、 std::vector::push_back 和 std::deque::push_front。

请注意，std::unordered_map::operator[] 也算在内，因为它可能会将元素插入到 map 中。

(自 C++11 起)

• 擦除方法的示例包括 std::set::erase、 std::vector::pop_back、 std::deque::pop_front 和 std::map::clear。
  • clear 使所有迭代器和引用失效。 因为它擦除了所有元素，所以从技术上讲，这符合上述规则。

除非另有说明（明确地或通过根据其他函数定义函数），否则将容器作为参数传递给库函数永远不会使指向该容器中对象的迭代器失效或更改这些对象的值。

past-the-end 迭代器值得特别提及。 通常，此迭代器会失效，就像它是指向非擦除元素的普通迭代器一样。 因此，std::set::end 永远不会失效， std::unordered_set::end 仅在重新哈希时失效(自 C++11 起)， std::vector::end 始终失效（因为它始终在修改后的元素之后），等等。

有一个例外：擦除删除 std::deque 的最后一个元素确实会使 past-the-end 迭代器失效，即使它不是容器的已擦除元素（或根本不是元素）。 结合 std::deque 迭代器的一般规则，最终结果是，唯一不使 std::deque::end 失效的修改操作是擦除删除第一个元素，而不是最后一个元素。

线程安全 所有容器函数都可以由不同线程在不同容器上并发调用。 更一般地，C++ 标准库函数不会读取可由其他线程访问的对象，除非这些对象通过函数参数（包括 this 指针）直接或间接访问。 所有 const 成员函数都可以由不同线程在同一容器上并发调用。 此外，成员函数 begin()、end()、rbegin()、rend()、front()、back()、data()、find()、lower_bound()、upper_bound()、equal_range()、at() 和 operator[]（关联容器中除外）的行为类似于 const，以实现线程安全（也就是说，它们也可以由不同线程在同一容器上并发调用）。 更一般地，C++ 标准库函数不会修改对象，除非这些对象通过函数的非 const 参数（包括 this 指针）直接或间接访问。 同一容器中的不同元素可以由不同线程并发修改，除了 std::vector<bool> 的元素（例如，std::future 对象的向量可以从多个线程接收值）。 迭代器操作（例如，递增迭代器）读取但不修改底层容器，并且可以与同一容器上其他迭代器的操作、const 成员函数或从元素读取并发执行。 使任何迭代器失效的容器操作会修改容器，并且不能与现有迭代器上的任何操作并发执行，即使这些迭代器未失效。 同一容器的元素可以与未指定访问这些元素的成员函数并发修改。 更一般地，C++ 标准库函数不会读取通过其参数（包括容器的其他元素）间接访问的对象，除非其规范要求。 在任何情况下，容器操作（以及算法或任何其他 C++ 标准库函数）都可以在内部并行化，只要这不会更改用户可见的结果（例如，std::transform 可以并行化，但 std::for_each 不可以，后者被指定为按顺序访问序列的每个元素）。

(自 C++11 起)

函数表

注意：标准不将 std::basic_string 视为容器，但由于其相似性，它的行为很像容器。 为了方便起见，此处将其列为“伪容器”。

	- C++03 中存在的函数
	- 自 C++11 起存在的函数
	- 自 C++17 起存在的函数
	- 自 C++20 起存在的函数
	- 自 C++23 起存在的函数

成员函数表

		伪容器	顺序容器					关联容器				无序关联容器				容器适配器
头文件		<string>	<array>	<vector>	<deque>	<forward_list>	<list>	<set>		<map>		<unordered_set>		<unordered_map>		<stack>	<queue>		<flat_set>		<flat_map>		头文件
容器		basic_string	array	vector	deque	forward_list	list	set	multiset	map	multimap	unordered_set	unordered_multiset	unordered_map	unordered_multimap	stack	queue	priority_queue	flat_set	flat_multiset	flat_map	flat_multimap	容器
	（构造函数）	basic_string	（隐式）	vector	deque	forward_list	list	set	multiset	map	multimap	unordered_set	unordered_multiset	unordered_map	unordered_multimap	stack	queue	priority_queue	flat_set	flat_multiset	flat_map	flat_multimap	（构造函数）
	（析构函数）	~basic_string	（隐式）	~vector	~deque	~forward_list	~list	~set	~multiset	~map	~multimap	~unordered_set	~unordered_multiset	~unordered_map	~unordered_multimap	~stack	~queue	~priority_queue	~flat_set	~flat_multiset	~flat_map	~flat_multimap	（析构函数）
	operator=	operator=	（隐式）	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=	operator=
	assign	assign		assign	assign	assign	assign																assign
	assign_range	assign_range		assign_range	assign_range	assign_range	assign_range																assign_range
迭代器	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin				begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	begin cbegin	迭代器
	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend	end cend				end cend	end cend	end cend	end cend	end cend
	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin		rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin								rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin	rbegin crbegin
	rend crend	rend crend	rend crend	rend crend	rend crend		rend crend	rend crend	rend crend	rend crend	rend crend								rend crend	rend crend	rend crend	rend crend	rend crend
元素 访问	at	at	at	at	at					at				at							at		at	元素 访问
	operator[]	operator[]	operator[]	operator[]	operator[]					operator[]				operator[]							operator[]		operator[]
	data	data	data	data																			data
	front	front	front	front	front	front	front										front	top					front
	back	back	back	back	back		back									top	back						back
容量	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	empty	容量
	size	size	size	size	size		size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size	size
	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size	max_size				max_size	max_size	max_size	max_size	max_size
	resize	resize		resize	resize	resize	resize																resize
	capacity	capacity		capacity																			capacity
	reserve	reserve		reserve								reserve	reserve	reserve	reserve								reserve
	shrink_to_fit	shrink_to_fit		shrink_to_fit	shrink_to_fit																		shrink_to_fit
修改器	clear	clear		clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear	clear				clear	clear	clear	clear	clear	修改器
	insert	insert		insert	insert	insert_after	insert	insert	insert	insert	insert	insert	insert	insert	insert				insert	insert	insert	insert	insert
	insert_range	insert_range		insert_range	insert_range	insert_range_after	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range				insert_range	insert_range	insert_range	insert_range	insert_range
	insert_or_assign									insert_or_assign				insert_or_assign							insert_or_assign		insert_or_assign
	emplace			emplace	emplace	emplace_after	emplace	emplace	emplace	emplace	emplace	emplace	emplace	emplace	emplace				emplace	emplace	emplace	emplace	emplace
	emplace_hint							emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint				emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint	emplace_hint
	try_emplace									try_emplace				try_emplace							try_emplace		try_emplace
	erase	erase		erase	erase	erase_after	erase	erase	erase	erase	erase	erase	erase	erase	erase				erase	erase	erase	erase	erase
	push_front				push_front	push_front	push_front																push_front
	prepend_range				prepend_range	prepend_range	prepend_range																prepend_range
	emplace_front				emplace_front	emplace_front	emplace_front																emplace_front
	pop_front				pop_front	pop_front	pop_front										pop	pop					pop_front
	push_back	push_back		push_back	push_back		push_back									push	push	push					push_back
	append_range	append_range		append_range	append_range		append_range									push_range	push_range	push_range					append_range
	emplace_back			emplace_back	emplace_back		emplace_back									emplace	emplace	emplace					emplace_back
	pop_back	pop_back		pop_back	pop_back		pop_back									pop							pop_back
	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap
	merge					merge	merge	merge	merge	merge	merge	merge	merge	merge	merge								merge
	extract							extract	extract	extract	extract	extract	extract	extract	extract								extract
列表操作	splice					splice_after	splice																splice	列表操作
	remove					remove	remove																remove
	remove_if					remove_if	remove_if																remove_if
	reverse					reverse	reverse																reverse
	unique					unique	unique																unique
	sort					sort	sort																sort
桶和哈希	begin(size_type) cbegin(size_type)											begin(size_type) cbegin(size_type)	begin(size_type) cbegin(size_type)	begin(size_type) cbegin(size_type)	begin(size_type) cbegin(size_type)								begin(size_type) cbegin(size_type)	桶和哈希
	end(size_type) cend(size_type)											end(size_type) cend(size_type)	end(size_type) cend(size_type)	end(size_type) cend(size_type)	end(size_type) cend(size_type)								end(size_type) cend(size_type)
	bucket_count											bucket_count	bucket_count	bucket_count	bucket_count								bucket_count
	max_bucket_count											max_bucket_count	max_bucket_count	max_bucket_count	max_bucket_count								max_bucket_count
	bucket_size											bucket_size	bucket_size	bucket_size	bucket_size								bucket_size
	bucket											bucket	bucket	bucket	bucket								bucket
	load_factor											load_factor	load_factor	load_factor	load_factor								load_factor
	max_load_factor											max_load_factor	max_load_factor	max_load_factor	max_load_factor								max_load_factor
	rehash											rehash	rehash	rehash	rehash								rehash
查找	count							count	count	count	count	count	count	count	count				count	count	count	count	count	查找
	find	find						find	find	find	find	find	find	find	find				find	find	find	find	find
	contains	contains						contains	contains	contains	contains	contains	contains	contains	contains				contains	contains	contains	contains	contains
	lower_bound							lower_bound	lower_bound	lower_bound	lower_bound								lower_bound	lower_bound	lower_bound	lower_bound	lower_bound
	upper_bound							upper_bound	upper_bound	upper_bound	upper_bound								upper_bound	upper_bound	upper_bound	upper_bound	upper_bound
	equal_range							equal_range	equal_range	equal_range	equal_range	equal_range	equal_range	equal_range	equal_range				equal_range	equal_range	equal_range	equal_range	equal_range
观察器	key_comp							key_comp	key_comp	key_comp	key_comp								key_comp	key_comp	key_comp	key_comp	key_comp	观察器
	value_comp							value_comp	value_comp	value_comp	value_comp								value_comp	value_comp	value_comp	value_comp	value_comp
	hash_function											hash_function	hash_function	hash_function	hash_function								hash_function
	key_eq											key_eq	key_eq	key_eq	key_eq								key_eq
分配器	get_allocator	get_allocator		get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator	get_allocator								get_allocator	分配器
适配器	extract																		extract	extract	extract	extract	extract	适配器
	replace																		replace	replace	replace	replace	replace
容器		basic_string	array	vector	deque	forward_list	list	set	multiset	map	multimap	unordered_set	unordered_multiset	unordered_map	unordered_multimap	stack	queue	priority_queue	flat_set	flat_multiset	flat_map	flat_multimap	容器
头文件		<string>	<array>	<vector>	<deque>	<forward_list>	<list>	<set>		<map>		<unordered_set>		<unordered_map>		<stack>	<queue>		<flat_set>		<flat_map>		头文件
		伪容器	顺序容器					关联容器				无序关联容器				容器适配器

• 注意：两个不同的 extract 行中的函数具有不同的含义和语法

非成员函数表

		伪容器	顺序容器					关联容器				无序关联容器				容器适配器
头文件		<string>	<array>	<vector>	<deque>	<forward_list>	<list>	<set>		<map>		<unordered_set>		<unordered_map>		<stack>	<queue>		<flat_set>		<flat_map>		头文件
容器		basic_string	array	vector	deque	forward_list	list	set	multiset	map	multimap	unordered_set	unordered_multiset	unordered_map	unordered_multimap	stack	queue	priority_queue	flat_set	flat_multiset	flat_map	flat_multimap	容器
非成员函数	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	operator==		operator==	operator==	operator==	operator==	operator==	非成员函数
	operator!= (在 C++20 中移除)	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=	operator!=						operator!= (在 C++20 中移除)
	operator< (在 C++20 中移除)	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<	operator<					operator<	operator<						operator< (在 C++20 中移除)
	operator<= (在 C++20 中移除)	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=	operator<=					operator<=	operator<=						operator<= (在 C++20 中移除)
	operator> (在 C++20 中移除)	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>	operator>					operator>	operator>						operator> (在 C++20 中移除)
	operator>= (在 C++20 中移除)	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=	operator>=					operator>=	operator>=						operator>= (在 C++20 中移除)
	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>					operator<=>	operator<=>		operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>	operator<=>
	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap	swap
	erase	erase		erase	erase	erase	erase																erase
	erase_if	erase_if		erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if				erase_if	erase_if	erase_if	erase_if	erase_if
容器		basic_string	array	vector	deque	forward_list	list	set	multiset	map	multimap	unordered_set	unordered_multiset	unordered_map	unordered_multimap	stack	queue	priority_queue	flat_set	flat_multiset	flat_map	flat_multimap	容器
头文件		<string>	<array>	<vector>	<deque>	<forward_list>	<list>	<set>		<map>		<unordered_set>		<unordered_map>		<stack>	<queue>		<flat_set>		<flat_map>		头文件
		伪容器	顺序容器					关联容器				无序关联容器				容器适配器

<、 <=、 >、 >= 和 != 运算符分别从 合成自 operator<=> 和 operator==。

(自 C++20 起)

缺陷报告

以下行为更改缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR	应用于	已发布的行为	正确的行为
LWG 51	C++98	容器迭代器可能失效 通过任意库操作	它们仅在指定时失效 在指定时

参见

C++ 具名要求

• 容器
• SequenceContainer
• ContiguousContainer
• ReversibleContainer
• AssociativeContainer
• AllocatorAwareContainer
• UnorderedAssociativeContainer

valarray	数值数组、数组掩码和数组切片 (类模板)
basic_string	存储和操作字符序列 (类模板)
basic_string_view (C++17)	只读字符串视图 (类模板)