在[上一章](https://www.yuque.com/docs/share/adb5b1e4-f3c6-46fd-ba4b-4dabce9b4f2a?# 《现代C++学习指南-类型系统》)我们探讨了C++的类型系统,并提出了从低到高,又从高到低的学习思路,本文就是一篇从高到低的学习指南,希望能提供一种新的视角。
什么是标准库
编程语言一般分为两个部分,一部分是语法部分,如上一章的类型系统,另一部分则是用这套语法完成的预定义的工具集,如本文的主题——标准库。标准库是一堆我们写代码时直接可以用的代码,就像是我们提前写好的一样,不仅如此,标准库还是跨平台的,还是经过工业级测试的,所以标准库有着靠谱,安全的特点。
C++标准库包括很多方面,有类vector、string等,有对象std::cin,std::cout等,还有函数move,copy等,所以一般按功能来对它们分类
当然,这些还不是全部,标准库是在不断扩充和完善的,学习标准库的宗旨也应该是学习它们的使用场景,而不是深入用法。比如容器类中就有很多功能类似的类,不同的业务场景有不同的选择。通过对它们的了解,我们更容易写出高效,简洁的代码。
容器类
容器类就是帮助管理一组数据的类,根据实现方式的不同,分为有序列表,无序列表和映射。
有序列表中的有序是指,数据组保存在一块连续的内存区域里,可以通过插入时的索引直接定位到原数据。因为数据是按顺序存入的,所以中途假如需要删除或者新增数据,在操作位置右边的数据都需要移动,操作的代价就比较大。由此也可看出它们的优势是顺序插入和尾部修改,还有直接查找,这方面的代表就是array,vector。
array是对原始数组的封装,并且解决了传递数组变成指针这样的问题,但是缺点是它的大小是固定的,适合用在数据量已知的情况。而vector又是对array的增强,不仅能完成所有array的操作,并且大小可变,所以绝大部分情况下,选择vector都是理想的选择。

无序列表的元素是单独存储的,相互之间用指针来查找相邻元素,由于指针可以轻易修改指向的指,所以对相邻元素的修改就变得很快捷。同样的道理,查找相邻元素只能靠指针跳转,查找某个值需要从一个指针开始查找,一次跳转一条数据,直到找到目标或者没有数据为止。所以无序列表的优势是快速地删除和插入新数据,不适合查找,其代表有list,forward_list。显然,有序列表和无序列表是互补的,我们在实际项目中,应该根据数据的操作来确定选择哪种容器。

映射则融合了有序列表和无序列表的优点,既可以快速插入和删除,又可以快速查找。为了满足各种使用场景,C++提供了map,multimap,unordered_map,unordered_multimap。从名字上就能看出来它们的差别。为了直观,我直接列了一个表
是否排序是否支持相同值速度unordered_map❌❌❤️❤️❤️❤️map✅❌❤️❤️multimap✅✅❤️unordered_multimap✅✅❤️❤️❤️映射存储的是两个值,不同的类型实现方式不一样。由于map是需要排序的,所以通常它的实现是一种平衡二叉树,键就是它排序的依据。

而unordered_map是不需要排序的,所以它的实现通常是哈希表,即根据哈希函数的确定索引位置继而确定存储位置。

综上,容器类提供了一种操作多个同类型数据的接口,开发者通过对容器类方法的调用,可以实现对容器内数据的增删改查。大部分情况下,vector都是靠谱的选择,它提供了全功能的数据操作接口,支持动态长度,索引查询,并且简单高效。如果需要频繁地插入或者删除操作,也可以考虑list或者forward_list。map可以让数据保持有序,需要更快的速度而不是排序的话unorderer_map是更好的选择,如果相同值会出现多次就可以使用对应的multi版本。另外容器类也是很好的数据结构学习资源,C++的容器类几乎提供了数据结构中所有的形式,对数据结构越熟悉选择的容器类就越完美。
算法
之所以将算法放在容器类后面,是因为算法大部分是对容器类操作的加强,算法都定义在algorithm文件头里。这些算法都是短小精悍的,可以大大增加代码可读性,并且妥善处理了很多容易遗忘的边界问题。功能上可以分为增删改查几种操作,可以在实际有需要的时候在查看文档,具体可以参阅这里
智能指针
很早以前,我对智能指针的态度不是很好。因为刚开始学习C++时我就知道,不能单独使用指针,要把指针封装在类里,利用类的构造函数和析构函数管理指针,也就是RAII。最开始我以为这就够了,直到我遇到下面这种情况
[code]public: Ptr():p{ new int } {} ~Ptr() { delete p; } int& get() { return *p; } void set(const int value) { *p = value; }private: int* p;};void use(Ptr p) { //传进来的是复制构造出来的p',函数返回后p'被销毁啦,两个指针指向的地址被回收,外面的p指针成为了野指针}int main() { Ptr p; p.set(1); use(p); //p按值传递,调用了Ptr的复制构造函数,构造出了新对象p',它的指针和p的指针指向同一个地方 std::cout |