《Effective STL》学习笔记（第一部分）
（1） 容器：占12個條款，主要介紹了所有容器的共同指導法則
（2） vector和string：占6個條款，介紹了最常用的兩種容器的一些使用經驗
（3）?關聯容器：占7個條款，介紹了關聯容器(*map,*set)的使用經驗
（4） 迭代器：占12個條款，介紹了迭代器的一些使用技巧
（5） 算法：占8個條款，介紹STL算法的正確使用方法和提高效率的技巧
（6） 仿函數、仿函數類、函數等：占5個條款，介紹仿函數的使用經驗
（7） 使用STL編程：占8個條款，介紹怎樣在程序中使用由容器、迭代器、算法和函數對象組成的STL
在這些條款中，有的是一些編程經驗，即告訴你，如果想避免錯誤，應該這樣編寫程序，應該使用這個函數而不是另一個，還有一些是告訴你怎樣選擇最高效的函數以提高你程序的效率，總結如下：
{1} 介紹編程經驗：
條款1：仔細選擇你的容器
條款2：小心對“容器無關代碼”的幻想
條款6：警惕C++最令人惱怒的解析
條款7：當使用new得指針的容器時，記得在銷毀容器前delete那些指針
條款8：永不建立auto_ptr的容器
條款9：在刪除選項中仔細選擇
條款12：對STL容器線程安全性的期待現實一些
條款13：盡量使用vector和string來代替動態分配的數組
條款16: 如何將vector和string的數據傳給遺留的API
條款17：使用“交換技巧”來修整過剩容量
條款18：避免使用vector<bool>
條款19：了解相等和等價的區別
條款20：為指針的關聯容器指定比較類型
條款21: 永遠讓比較函數對“相等的值”返回false
條款22：避免原地修改set和multiset的鍵
條款26：盡量用iterator代替const_iterator，reverse_iterator和const_reverse_iterator
條款27：用distance和advance把const_iterator轉化成iterator
條款28：了解如何通過reverse_iterator的base得到iterator
條款30：確保目標區間足夠大
……
{2}提高程序效率：
條款3：使容器里對象的拷貝操作輕量而正確
條款4：用empty來代替檢查size()是否為0
條款5：盡量使用區間成員函數代替它們的單元素兄弟
條款14：使用reserve來避免不必要的重新分配
條款15：小心string實現的多樣性
條款23：考慮用有序vector代替關聯容器
條款24：當關乎效率時應該在map::operator[]和map-insert之間仔細選擇
條款25：熟悉非標準散列容器
條款29：需要一個一個字符輸入時考慮使用istreambuf_iterator
條款31：了解你的排序選擇
條款44：盡量用成員函數代替同名的算法
條款46：考慮使用函數對象代替函數作算法的參數
關于《Effective STL》學習筆記分為四部分，本文是第一部分（對應書中“容器”一節），第二、三、四部分分別為：《Effective STL》學習筆記(第二部分)（對應書中“vector和string”，“關聯容器”兩小節），《Effective STL》學習筆記(第三部分)（對應書中“迭代器”和“算法”兩小節），《Effective STL》學習筆記(第四部分)（對應書中“仿函數、仿函數類、函數等”和“使用STL”兩小節）。
1、 容器
本章關注的是可以適用于所有STL容器的指導方針。后面的章節則專注于特殊的容器類型。
條款1：仔細選擇你的容器
C++提供了很多可供程序員使用的容器：
（1） 標準STL序列容器：vector，string，deque和list
（2） 標準STL關聯容器：set，multiset，map和multimap
（3） 非標準序列容器slist（單鏈表）和rope（重型字符串）
（4） 非標準關聯容器hash_set，hash_multiset，hash_map和hash_multimap
（5） vector<char>可以作為string的替代品
（6） vector作為標準關聯容器的替代品
（7） 幾種標準非STL容器，包括數組、bitset、valarray、stack、queue和priority_queue
不同容器有不同的優缺點，用戶需要根據實際應用的特點綜合決定使用哪種容器，如：vector是一種可以默認使用的序列類型，當很頻繁地對序列中部進行插入和刪除時應該用list，當大部分插入和刪除發生在序列的頭或尾時可以選擇deque這種數據結構。
條款2：小心對“容器無關代碼”的幻想
本條款要告誡程序員：編寫與容器無關的代碼是沒有必要的。
有人想編寫這樣的程序，剛開始時使用vector存儲，之后由于需求的變化，將vector改為deque或者list，其他代碼不變。實際上，這基本上是做不到的。這是因為：不同的序列容器所對應了不同的迭代器、指針和引用的失效規則，此外，不同的容器支持的操作也不相同，如：vector支持reserve()和capacity()，而deque和list不支持；即使是相同的操作，復雜度也不一樣（如：insert），這會讓你的系統產生意想不到的瓶頸。
此外，鼓勵程序員在聲明容器和迭代器的時候使用typedef進行重命名，這能夠對你的程序進行封轉，從而使用起來更簡單，如有下面一個map容器：
map<string,vectorWidget>::iterator,CIStringCompare>;
如要用const_iterator遍歷這個map，你需不止一次地寫下：
map<string, vectorWidget>::iterator, CIStringCompare>::const_iterator
如果使用typedef，會快速方便很多。
條款3：使容器里對象的拷貝操作輕量而正確
容器容納了對象，但不是你給它們的那個對象。當你向容器中插入一個對象時，你插入的是該對象的拷貝而不是它本身；當你從容器中獲取一個對象時，你獲取的是容器中對象的拷貝。
拷貝是STL的基本工作方式。當你刪除或者插入某個對象時，現有容器中的元素會移動（拷貝）；當你使用了排序算法，remove、uniquer或者他們的同類，rotate或者reverse，對象會移動（拷貝）。
一個使拷貝更高效、正確的方式是建立指針的容器而不是對象的容器，即保存對象的指針而不是對象，然而，指針的容器有它們自己STL相關的頭疼問題，改進的方法是采用智能指針。
條款4：用empty來代替檢查size()是否為0
對于任意容器c，寫下
if (c.size() == 0)…
本質上等價于寫下
if (c.empty())…
但是為什么第一種方式比第二種優呢？理由很簡單：對于所有的標準容器，empty是一個常數時間的操作，但對于一些list實現，size花費線性時間。
這什么造成list這么麻煩？為什么不能也提供一個常數時間的size？如果size是一個常數時間操作，當進行增加/刪除操作時每個list成員函數必須更新list的大小，也包括了splice，這會造成splice的效率降低（現在的splice是常量級的），反之，如果splice不必修改list大小，那么它就是常量級地，而size則變為線性復雜度，因此，設計者需要權衡這兩個操作的算法：一個或者另一個可以是常數時間操作。
條款5：盡量使用區間成員函數代替單元素操作
給定兩個vector，v1和v2，怎樣使v1的內容和v2的后半部分一樣？
可行的解決方案有：
（1） 使用區間函數assign：
| 1 | v1.assign(v2.begin() + v2.size() / 2, v2.end()); |
（2） 使用單元素操作：
| 1 2 3 4 5 6 7 | vector<Widget>::const_iterator ci = v2.begin() + v2.size() / 2; ci != v2.end(); ++ci) v1.push_back(*ci); |
（3） 使用copy區間函數
| 1 2 3 | v1.clear(); copy(v2.begin() + v2.size() / 2, v2.end(), back_inserter(v1)); |
（4） 使用insert區間函數
| 1 | v1.insert(v1.end(), v2.begin() + v2.size() / 2, v2.end()); |
最優的方案是assign方案，理由如下：
首先，使用區間函數的好處是：
● 一般來說使用區間成員函數可以輸入更少的代碼。
● 區間成員函數會導致代碼更清晰更直接了當。
使用copy區間函數存在的問題是：
【1】 需要編寫更多的代碼，比如：v1.clear()，這個與insert區間函數類似
【2】 copy沒有表現出循環，但是在copy中的確存在一個循環，這會降低性能
使用insert單元素版本的代碼對你征收了三種不同的性能稅，分別為：
【1】 沒有必要的函數調用；
【2】 無效率地把v中的現有元素移動到它們最終插入后的位置的開銷；
【3】 重復使用單元素插入而不是一個區間插入必須處理內存分配。
下面進行總結：
說明：參數類型iterator表示容器的迭代器類型，也就是container::iterator，參數類型InputIterator表示可以接受任何輸入迭代器。
【1】 區間構造
所有標準容器都提供這種形式的構造函數：
| 1 2 3 | container::container(InputIterator begin, // 區間的起點 InputIterator end); // 區間的終點 |
【2】 區間插入
所有標準序列容器都提供這種形式的insert：
| 1 2 3 4 5 | void container::insert(iterator position, // 區間插入的位置 InputIterator begin, // 插入區間的起點 InputIterator end); // 插入區間的終點 |
關聯容器使用它們的比較函數來決定元素要放在哪里，所以它們了省略position參數。
.
| 1 | void container::insert(lnputIterator begin, InputIterator end); |
【3】 區間刪除
每個標準容器都提供了一個區間形式的erase，但是序列和關聯容器的返回類型不同。序列容器提供了這個：
| 1 | iterator container::erase(iterator begin, iterator end); |
而關聯容器提供這個：
| 1 | void container::erase(iterator begin, iterator end); |
為什么不同？解釋是如果erase的關聯容器版本返回一個迭代器（被刪除的那個元素的下一個）會招致一個無法接受的性能下降.
【4】 區間賦值
所有標準列容器都提供了區間形式的assign：
| 1 | void container::assign(InputIterator begin, InputIterator end); |
條款6：警惕C++最令人惱怒的解析
假設你有一個int的文件，你想要把那些int拷貝到一個list中。這看起來像是一個合理的方式：
| 1 2 3 4 5 | ifstream dataFile("ints.dat"); list<int> data(istream_iterator<int>(dataFile), // 警告！這完成的并不 istream_iterator<int>()); // 是像你想象的那樣 |
這里的想法是傳一對istream_iterator給list的區間構造函數（參見條款5），因此把int從文件拷貝到list中。
實際上，這段代碼可以編譯通過，但運行時不會產生任何結果。仔細分析后，會發現，你這段代碼實際上是聲明了一個data函數，它的返回值是list<int>，兩個參數均為istream_iterator<int>類型。
解決辦法是在數據聲明中從時髦地使用匿名istream_iterator對象后退一步，僅僅給那些迭代器名字。以下代碼到哪里都能工作：
| 1 2 3 4 5 6 7 | ifstream dataFile("ints.dat"); istream_iterator<int> dataBegin(dataFile); istream_iterator<int> dataEnd; list<int> data(dataBegin, dataEnd); |
條款7：當使用new得指針的容器時，記得在銷毀容器前delete那些指針
條款8：永不建立auto_ptr的容器
條款9：在刪除選項中仔細選擇
（1）假定你有一個標準STL容器，c，容納int，
| 1 | Container<int> c; |
而你想把c中所有值為1963的對象都去，則不同的容器類型采用的方法不同：沒有一種是通用的.
[1] 如果采用連續內存容器(vector、queue和string)，最好的方法是erase-remove慣用法：
| 1 2 3 | c.erase(remove(c.begin(), c.end(), 1963), // 當c是vector、string c.end()); // 或deque時，erase-remove慣用法是去除特定值的元素的最佳方法 |
[2] 對于list，最有效的方法是直接使用remove函數：
| 1 | c.remove(1963); |
[3] 對于關聯容器，解決問題的適當方法是調用erase：
| 1 | c.erase(1963); // 當c是標準關聯容器時,erase成員函數是去除特定值的元素的最佳方法 |
（2）讓我們換一下問題：不是從c中除去每個有特定值的元素，而是消除下面判斷式返回真的每個對象：
| 1 | bool badValue(int x); // 返回x是否是“bad” |
[1] 對于序列容器（vector、list、deque和string），只需要將remove換成remove_if即可：
| 1 2 3 4 5 | c.erase(remove_if(c.begin(), c.end(), badValue), // 當c是vector、string c.end()); // 或deque時這是去掉badValue返回真的對象的最佳方法 c.remove_if(badValue); // 當c是list時這是去掉badValue返回真的對象的最佳方法 |
[2] 對于關聯容器，有兩種方法處理該問題，一個更容易編碼，另一個更高效。“更容
易但效率較低”的解決方案用remove_copy_if把我們需要的值拷貝到一個新容器中，然后把原容器的內容和新的交換：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | AssocContainer<int> c; // c現在是一種標準關聯容器 AssocContainer<int> goodValues; // 用于容納不刪除的值的臨時容器 remove_copy_if(c.begin(), c.end(), // 從c拷貝不刪除 inserter(goodValues, // 的值到 goodValues.end()), // goodValues badValue); c.swap(goodValues); // 交換c和goodValues的內容 |
“更高效”的解決方案是直接從原容器刪除元素。不過，因為關聯容器沒有提供類似remove_if的成員函數，所以我們必須寫一個循環來迭代c中的元素，和原來一樣刪除元素：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | AssocContainer<int> c; ... for (AssocContainer<int>::iterator i = c.begin(); // for循環的第三部分 i != c.end(); // 是空的；i現在在下面 /*nothing*/ ){ // 自增 if (badValue(*i)) c.erase(i++); // 對于壞的值，把當前的 else ++i; // i傳給erase，然后 } // 作為副作用增加i；對于好的值，只增加i |
（3）進一步豐富該問題：不僅刪除badValue返回真的每個元素，而且每當一個元素被刪掉時，我們也想把一條消息寫到日志文件中。
[1] 對于關聯容器，只需要對我們剛才開發的循環做一個微不足道的修改就行了：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | ofstream logFile; // 要寫入的日志文件 AssocContainer<int> c; ... for (AssocContainer<int>::iterator i = c.begin(); // 循環條件和前面一樣 i !=c.end();){ if (badValue(*i)){ logFile << "Erasing " << *i <<'\n'; // 寫日志文件 c.erase(i++); // 刪除元素 } else ++i; } |
[2] 對于vector、string、list和deque，必須利用erase的返回值。那個返回值正是我們需要的：一旦刪除完成，它就是指向緊接在被刪元素之后的元素的有效迭代器。換句話說，我們這么寫：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | for (SeqContainer<int>::iterator i = c.begin(); i != c.end();){ if (badValue(*i)){ logFile << "Erasing " << *i << '\n'; i = c.erase(i); // 通過把erase的返回值賦給i來保持i有效 } else ++i; } |
條款10：注意分配器的協定和約束
條款11：理解自定義分配器的正確用法
條款12：對STL容器線程安全性的期待現實一些
當涉及到線程安全和STL容器時，你可以確定庫實現了“允許在一個容器上的多讀者”（在讀取時不能 有任何寫入者操作這個容器。）和“不同容器上的多個寫者”（多線程可以同時寫不同的容器。）。你不能希望庫消除對手工并行控制的需要，且你完全不能依賴于任何線程支持。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的《Effective STL》学习笔记（第一部分）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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