C++ 標準程式庫容器

發行項
12/13/2023

標準程式庫提供用來存放相關物件集合的各種類型安全容器。容器是類別範本。當您宣告容器變數時，您可以指定容器將保留的項目類型。容器可與初始設定式清單一起建構。其成員函式可用於新增和移除元素，並執行其他作業。

您可以使用迭代器，逐一執行容器中的項目以及存取個別元素。您可以使用其成員函式和運算子和全域函式，明確地使用反覆運算器。您也能以隱含的方式使用，例如透過使用 range-for 迴圈。所有 C++ 標準程式庫容器的迭代器具有一個通用介面，但每個容器都會定義它自己的特製化迭代器。

容器可以分為三類：序列容器、關聯容器和容器配接器。

時序容器

序列容器維護您指定之插入項目的順序。

vector 容器的行為就像陣列，不過可以視需要自動擴增。它是隨機存取和連續儲存，而且長度有高度彈性。因此 (和基於其他原因)，vector 是大多數應用程式慣用的序列容器。若不確定要使用何種序列容器，就使用 vector 開始吧！如需詳細資訊，請參閱 vector 類別。

容器 array 具有的一些優點 vector，但長度不如彈性。如需詳細資訊，請參閱 array 類別。

deque (雙向佇列) 容器允許在容器開頭和結尾快速插入和刪除。它會共用的隨機存取和彈性長度優勢 vector，但不是連續的。如需詳細資訊，請參閱 deque 類別。

list容器是可讓雙向存取、快速插入和快速刪除容器中任何位置的雙重連結清單，但您無法隨機存取容器中的專案。如需詳細資訊，請參閱 list 類別。

forward_list 容器是單向連結清單，即 list 的正向存取版本。如需詳細資訊，請參閱 forward_list 類別。

關聯容器

在關聯容器中，項目是依照預先定義的順序插入，例如，做為遞增排序。未排序的關聯容器也可供使用。關聯容器可分組為兩個子集：對應 (map) 和集合 (set)。

map 有時稱為字典，包含的索引鍵/值組。索引鍵用於排序順序，而值與該索引鍵相關聯。例如，map 可能包含索引鍵和對應值。前者表示文字中的每個唯一字詞，後者表示每個字詞顯示在文字中的次數。 map 未排序的版本為 unordered_map。如需詳細資訊，請參閱類別和 unordered_map類別。map

set 只是唯一項目的遞增容器—值也是索引鍵。 set 未排序的版本為 unordered_set。如需詳細資訊，請參閱類別和 unordered_set類別。set

map 和 set 只允許索引鍵或項目的一個執行個體插入至容器。如果需要項目的多個執行個體，請使用 multimap 或 multiset。未排序的版本為 unordered_multimap 和 unordered_multiset。如需詳細資訊，請參閱類別、unordered_multimap類別、multiset類別和 unordered_multiset類別。multimap

已排序的對應和集合支援雙向迭代器，而未排序的對應項目則支援正向迭代器。如需詳細資訊，請參閱 Iterator。

關聯容器中的異質查閱 (C++14)

已排序的關聯容器（map、multimap、set 和 multiset）現在支援異質查閱，這表示您不再需要傳遞與和 lower_bound()等find()成員函式中的索引鍵或元素完全相同的物件類型。您反而可以傳遞任何已定義多載 operator< 的類型，以便與索引鍵類型進行比較。

當您在宣告容器變數時指定 std::less<> 或 std::greater<> 「diamond functor」比較子時，會以選擇方式啟用異質查閱，如下所示：

std::set<BigObject, std::less<>> myNewSet;

如果您使用預設比較運算子，則容器行為就像在 C++ 11 或更早版本中一樣。

下列範例示範如何多載 operator< ，讓使用者 std::set 只要傳入可比較每個對象成員的 BigObject::id 小型字串，即可執行查閱。

#include <set>
#include <string>
#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

class BigObject
{
public:
    string id;
    explicit BigObject(const string& s) : id(s) {}
    bool operator< (const BigObject& other) const
    {
        return this->id < other.id;
    }

    // Other members....
};

inline bool operator<(const string& otherId, const BigObject& obj)
{
    return otherId < obj.id;
}

inline bool operator<(const BigObject& obj, const string& otherId)
{
    return obj.id < otherId;
}

int main()
{
    // Use C++14 brace-init syntax to invoke BigObject(string).
    // The s suffix invokes string ctor. It is a C++14 user-defined
    // literal defined in <string>
    BigObject b1{ "42F"s };
    BigObject b2{ "52F"s };
    BigObject b3{ "62F"s };
    set<BigObject, less<>> myNewSet; // C++14
    myNewSet.insert(b1);
    myNewSet.insert(b2);
    myNewSet.insert(b3);
    auto it = myNewSet.find(string("62F"));
    if (it != myNewSet.end())
        cout << "myNewSet element = " << it->id << endl;
    else
        cout << "element not found " << endl;

    // Keep console open in debug mode:
    cout << endl << "Press Enter to exit.";
    string s;
    getline(cin, s);
    return 0;
}

//Output: myNewSet element = 62F

map、multimap、set 和 multiset 中的下列成員函式已多載以支持異質查閱：

find
計數
lower_bound
upper_bound
equal_range

容器配接器

容器配接器是為了簡化和清晰而限制介面的序列或關聯容器的變化。容器配接器不支援反覆運算器。

queue 容器遵循 FIFO (先進先出) 語意。第一個「推入」(也就是插入佇列) 的項目是第一個「推出」(也就是從佇列移除) 的項目。如需詳細資訊，請參閱 queue 類別。

priority_queue 容器的排序方式會讓具有最大值的項目一定在佇列中的第一個。如需詳細資訊，請參閱 priority_queue 類別。

stack 容器遵循 LIFO (後進先出) 語意。最後一個推入至堆疊的項目是第一個推出的項目。如需詳細資訊，請參閱 stack 類別。

由於容器配接器不支援反覆運算器，因此無法與 C++ 標準連結庫演算法搭配使用。如需詳細資訊，請參閱演算法。

容器項目的需求

一般而言，插入至 C++ 標準程式庫容器的項目可以是任何可複製的物件類型。僅可移動的項目 (例如，使用 vector<unique_ptr<T>> 建立的項目如 unique_ptr<>) 也能正常運作，只要您不會呼叫嘗試對其進行複製的成員函式。

不允許解構函式擲回例外狀況。

已排序的關聯容器 (本文件稍早所述) 必須已定義公用的比較運算子。根據預設，運算子為 operator<，但甚至不支援使用 operator< 的類型。

容器的某些作業可能也需要公用預設建構函式和公用等價運算子。例如，未排序的關聯容器需要相等和雜湊支援。

存取容器項目

容器項目是透過使用迭代器進行存取。如需詳細資訊，請參閱 Iterator。

注意

您也可以使用範圍架構的 for 迴圈來逐一執行 C++ 標準程式庫集合。

比較容器

所有容器多都載 operator==，以便比較兩個具有相同項目類型的同類型容器。您可以使用 == 來比較向量字串與另一個向量字串>，但不能用它來比較向量<字串與清單<字串>>或向<<量字串>串與向量<char*。>>< 在 C++98/03 中，您可以使用 std::equal 或 std::mismatch 來比較不同的容器類型和/或項目類型。在 C++11 中，您也可以使用 std::is_permutation。但在所有這些情況下，函式會假設容器的長度相同。如果第二個範圍比第一個範圍短，則會造成未定義的行為。如果第二個範圍比較長，則結果仍然可能不正確，因為超過第一個範圍的結尾就不會繼續比較。

比較不同的容器 (C++14)

在 C++14 和更新版本中，您可以使用採用兩個完整範圍的其中 std::equal一個、 std::mismatch或函式多載來比較不同的容器和/或 std::is_permutation 不同元素類型。這些多載可讓您比較具有不同長度的容器。這些多載比較不容易發生使用者錯誤並已最佳化，以在比較不同長度的容器時的常數時間傳回 false。因此，建議您使用這些多載，除非您有明確的理由不使用，或是使用 std::list 容器，這不會受益於雙範圍優化。

另請參閱

平行容器
 <sample container>
C++ 標準程式庫中的執行緒安全