C++11 & 14-STL要点汇总

概述

STL（Standard Template Library）是C++标准库中的重要组成部分，其提供了丰富且高效的数据结构和算法，包括但不限于容器、迭代器、算法等。C++11和14标准引入了一系列新的特性及语法，使得STL更加强大和易用。

本文将对C++11和14-STL的新增内容进行汇总，包括但不限于：

容器新增功能：std::unordered_map、std::unordered_set、std::array等；
容器元素访问：std::tie、std::get、std::ignore等；
迭代器新增功能：std::begin、std::end、std::next、std::prev等；
函数对象：lambda表达式、std::function等；
算法新增功能：std::for_each、std::generate、std::copy等。

容器新增功能

std::unordered_map 和 std::unordered_set

std::unordered_map和std::unordered_set是C++11标准新增的两种容器，它们基于哈希表实现，可以在 $O(1)$ 时间复杂度下进行查找、插入和删除等操作。

以下是一个std::unordered_map的示例：

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<int, std::string> myMap{ {1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"} };
    for (const auto& [key, value] : myMap) {
        std::cout << key << ": " << value << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出：

1: one
2: two
3: three

std::array

std::array是C++11标准新增的一种容器，它在使用上类似于数组，但是具有以下优势：

支持遍历；
支持size()方法获取数组大小；
支持常规的STL算法。

以下是一个std::array的示例：

#include <iostream>
#include <array>

int main() {
    std::array<int, 3> myArray{ 1, 2, 3 };
    for (const auto& element : myArray) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1 2 3

容器元素访问

std::tie

std::tie可以用于对多个变量进行解构（destructure），即将多个变量分别赋值，其中的被解构变量必须是pair类型，帮助我们更方便地访问pair类型元素。

以下是一个std::tie的示例：

#include <iostream>
#include <tuple>
#include <string>
#include <utility>

int main() {
    std::pair<int, std::string> myPair{ 1, "one" };
    auto [key, value] = myPair;
    std::cout << key << ": " << value << std::endl;

    auto [tupleKey, tupleValue] = std::make_pair(2, "two");
    std::tie(tupleKey, std::ignore) = std::make_pair(3, "three");
    std::cout << tupleKey << ": " << tupleValue << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1: one
3: two

std::get

std::get可以用于获取pair、tuple等STL容器的元素。

以下是一个std::get的示例：

#include <iostream>
#include <pair>
#include <tuple>

int main() {
    std::pair<int, std::string> myPair{ 1, "one" };
    std::cout << std::get<0>(myPair) << std::endl;
    std::cout << std::get<1>(myPair) << std::endl;

    std::tuple<int, std::string, double> myTuple{ 1, "one", 1.0 };
    std::cout << std::get<1>(myTuple) << std::endl;
    std::cout << std::get<double>(myTuple) << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1
one
one
1

std::ignore

std::ignore可以用于忽略pair、tuple等STL容器的元素。

以下是一个std::ignore的示例：

#include <iostream>
#include <tuple>

int main() {
    std::tuple<int, std::string, double> myTuple{ 1, "one", 1.0 };
    auto [tupleKey, std::ignore, tupleValue] = myTuple;
    std::cout << tupleKey << ": " << tupleValue << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1: 1

迭代器新增功能

std::begin 和 std::end

std::begin和std::end可以用于获取STL容器的起始迭代器与尾部迭代器。

以下是一个std::begin和std::end的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> myVector{ 1, 2, 3, 4 };
    for (auto it = std::begin(myVector); it != std::end(myVector); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1 2 3 4

std::next 和 std::prev

std::next和std::prev可以用于获取一个迭代器的下一个或上一个迭代器。

以下是一个std::next和std::prev的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> myVector{ 1, 2, 3, 4 };

    auto it = std::begin(myVector);
    std::cout << *std::next(it, 2) << std::endl;

    it = std::end(myVector);
    std::cout << *std::prev(it, 2) << std::endl;

    return 0;
}

输出：

3
3

函数对象

Lambda 表达式

Lambda表达式可以方便地使用匿名函数，用来替代显式定义的函数对象。

以下是一个Lambda表达式的示例：

#include <iostream>

int main() {
    auto hello = []() { std::cout << "Hello, world!" << std::endl; };
    hello();
    return 0;
}

输出：

Hello, world!

std::function

std::function是函数的封装器，可以存储任何可调用对象（callable object），包括函数指针、Lambda表达式等。

以下是一个std::function的示例：

#include <iostream>
#include <functional>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::function<int(int, int)> myFunction = add;
    std::cout << myFunction(1, 2) << std::endl;

    myFunction = [](int a, int b) { return a * b; };
    std::cout << myFunction(2, 3) << std::endl;
    return 0;
}

输出：

3
6

算法新增功能

std::for_each

std::for_each可以对序列中的每个元素执行一个函数。

以下是一个std::for_each的示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

void print(int value) {
    std::cout << value << " ";
}

int main() {
    std::vector<int> myVector{ 1, 2, 3, 4 };
    std::for_each(std::begin(myVector), std::end(myVector), print);
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1 2 3 4

std::generate

std::generate可以用于生成序列中的每个元素。

以下是一个std::generate的示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int increment() {
    static int i = 0;
    return ++i;
}

int main() {
    std::vector<int> myVector(4);
    std::generate(std::begin(myVector), std::end(myVector), increment);
    for (const auto& element : myVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1 2 3 4

std::copy

std::copy可以将一个序列赋值到另一个序列中。

以下是一个std::copy的示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> fromVector{ 1, 2, 3, 4 };
    std::vector<int> toVector(fromVector.size());
    std::copy(std::begin(fromVector), std::end(fromVector), std::begin(toVector));
    for (const auto& element : toVector) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出：

1 2 3 4

结论

至此，我们对C++11和14-STL的主要新增内容及其示例进行了全面总结，可以有效地理解和运用这些新增功能。需要注意的是，本文只是对新增内容进行了简单示例，大家还需详细学习和深入理解这些新增功能的实现原理和更多用法。

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