C++ Primer : 第九章 : 顺序容器的操作以及迭代器失效问题

顺序容器的添加、访问、删除操作以及forward_list的特殊操作，还有迭代器失效问题。

一、向容器添加元素

// array不支持这些操作
// forward_list有自己撰于的版本的insert和emplace
// forward_list不支持push_back和emplace_back
// vector和string不支持push_front和emplace_front
c.push_back(t);         在c的尾部创建一个值为t或由arg创建的元素
c.emplace_back(arg);    函数返回void
c.push_front(t);        在c的头部创建一个值为t或由arg创建的元素</span>
c.emplace_front(arg);   函数返回void
c.insert(p, t);         在迭代器p指向的元素之前创建一个值为t或有arg创建的元素
c.emplace(p, t);        函数返回指向新添加元素的迭代器
c.insert(p, n, t);      在迭代器p指向元素之前插入n个值为t的元素，函数返回指向新添加的第一个元素的迭代器，若n为0，则返回p
c.insert(p, b, e);      在迭代器p指向元素之前插入迭代器b到e(不包括e)之间的元素，b和e不能指向c中元素，返回新添加的第一个元素的迭代器，若范围为空，则返回p
c.insert(p, il);        在迭代器p指向元素之前插入由花括号包围的初始值列表 il 的元素，函数返回指向新添加的第一个元素的迭代器，若列表为空，则返回p

当容器调用push或insert成员时，这些对象被拷贝到容器中，而进行emplace操作时，则是将参数传递给容器的构造函数，emplace使用这些参数在容器里直接构造一个元素。

因此，emplace的参数必须与元素类型的构造函数的参数相匹配。

二、访问元素

除了array、每个顺序容器都有一个front成员函数，除了forward_list之外的所有顺序容器都有一个back成员函数，这两个操作分别返回首元素和尾元素的引用

// at和下标操作值适用于string、vector、deque和array
// back不适用于forward_list
c.back();      返回c的尾元素的引用，若c为空，则行为未定义
c.front();     返回c的首元素的引用，若c为空，则行为未定义
c[n];          返回c中下标为n的元素的引用，n是一个无符号整数
c.at(n);       返回下标为n的引用。如果下标越界，则抛出一个 out_of_range异常 

三、删除元素

// 这些操作不适用于array
// forward_list有特殊版本的erase，并且它不支持pop_back;
// vector和string不支持pop_front
c.pop_back();      返回c中的尾元素/首元素，若c为空，则函数行为未定义
c.pop_front();     函数返回void
c.clear();         删除c中所有元素，返回void
c.erase(p);        删除c中p指向的元素，返回指向被删元素之后元素的迭代器，如果p指向尾元素，则返回尾后迭代器，若p为尾后迭代器，则行为未定义
c.erase(b, e);     删除迭代器b和e(不包括e)之间的元素，返回指向被删元素之后元素的迭代器， 若e为尾后迭代器，则返回e

四、特殊的forward_list操作

由于在单项链表中，没有简单的方法来获取一个元素的前驱，所以在forward_list中定义了首前迭代器。

lst.before_begin();          返回指向链表首元素之前不存在的元素的迭代器，c开头的是const_iterator版本
lst.cbefore_begin();         不能解引用此迭代器

lst.inert_after(p, t);       在迭代器p之后插入元素，t是一个对象
lst.inert_after(p, n, t);    n是数量
lst.inert_after(p, b, e);    b、e表示范围的一对迭代器(不能指向lst)
lst.inert_after(p, il);      il是一个花括号的初始化列表，返回一个指向插入的最后一个元素的迭代器，如果范围为空，返回p，如果p为尾后迭代器，则行为未定义
lst.emplace_after(p， arg);  在p指向的位置之后插入由arg构造的元素，返回指向这个新元素的迭代器，如果p是尾后迭代器，则行为未定义
lst.erase_after(p);          删除p之后的元素，或删除b到e(不包括e)之间的元素，返回一个指向被删元素之后元素的迭代器
lst.erase_after(b, e);       如果不存在这样的元素，返回尾后迭代器，若p指向lst的尾元素，或p是lst的尾后迭代器，则行为未定义。

在forwar_list中添加或删除元素时，我们要关注的是：指向要处理的元素的迭代器和其前驱迭代器。

例：从forward_list中删除奇数

forward_list<int> flst = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
auto prev = flst.before_begin(); // 获取首前迭代器
auto curr = flst.begin();
while (curr != flst.end()){
    if(*curr % 2)
        curr = flst.erase_after(prev); // 删除当前元素，将curr定位到新的第一个元素
    else
        prev = curr ++; // 移动首前元素和当前元素
}

五、改变容器大小

// resize不适用于array
c.resize(n);     调整c的大小为n个元素，若n < c.size(); 则多出的元素被丢弃，否则对新添加的元素进行值初始化
c.resize(n, t);  调整c的大小为n个元素，任何新添加的元素都被初始化为t
// 如果resize缩小了容器，则指向被删除的元素的迭代器、引用和指针都会失效，对vector、string和deque进行resize可能导致迭代器、引用和指针失效

六、容器操作和迭代器失效问题

向容器中添加元素后：

1. 如果容器时vector或string，且存储空间被重新分配，则指向容器的迭代器、指针和引用都会失效，如果存储空间未重新分配，则指向插入元素之前的迭代器、指针和引用都有效，指向插入元素之后元素的迭代器、指针和引用都会失效。

2. 对于deque，插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、引用和指针失效，如果在首尾位置添加元素，迭代器会失效，但指向存在的元素的引用和指针不会失效。

3. 对于list和forward_list，指向容器的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用都有效

容器在删除元素后：

1.  对于list和forward_list，指向容器的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用都有效

2. 对于deque，如果在首尾之外的任何位置删除元素，那么指向删除元素外其他元素的迭代器、引用和指针也会失效。如果是删除deque的尾元素，则尾后迭代器失效，但其他迭代器、引用和指针不受影响; 如果删除首元素，这些也不会受影响。

3. 对于vector和string，指向被删除元素之前元素的迭代器、引用和指针扔有效

当我们删除元素时，尾后迭代器总是会失效！

因此，必须保证每次改变容器的操作之后都正确的重新定位迭代器，还有，不要保存end返回的尾后迭代器。