C++ STL 使用注意事项整理

Intro

简单整理了一些关于 C++ STL 的注意点。欢迎各路神仙在评论区提出意见。

虽然大多数东西可以手写不过某些东西最好少造轮子，善用 STL 可以节约很多考场时间，简化实现。

当然是时空限制和功能足够的前提下。

Tips

0. 容易忽略的 C++11/17 可用但 C++98/14 不可用的特性：
   • 关联式容器（std::set/map/unordered_set/unordered_map）的 erase(it) 在 C++11 中提供了返回值，返回的是迭代器指向删除位置的下一个迭代器。
   • std::priority_queue 中的 swap 方法在 C++11 中是 \(O(1)\)​ 的，但 C++98 只能用常规的 std::swap(q1, q1) 的方式交换，而这样的复杂度是与优先队列的大小相关的。
   • 使用初始化列表（大括号，{...}）初始化容器的方式一般只在 C++11 中被支持。
   • 所有 emplace 系的函数一般只在 C++11 中被支持。
   • std::vector/deque/string 中的 shrink_to_fit 函数只在 C++11 中被支持。
   • std::string 中的 pop_back/front/back 只在 C++11 中被支持。
   • 所有容器的 cbegin/cend/crbegin/crend 都只在 C++11 中被支持。
   • UPD：至 CSP2021 起，编译标准为 C++14。
   • 形如 auto [x, y] = p 的方法是 C++17 中支持的（可能直接编译可以通过只有 warning 但不推荐）。
1. 开 bool 数组是如果发现空间不是很对可以考虑 std::bitset 或 std::vector<bool>。不过仅仅是单次访问 std::bitset 没有 bool 数组快。
2. 常数较大的一些 STL 容器：std::stack/std::queue/std::deque/std::list/std::valarray/std::string...，这些东西能手写尽量手写。
3. std::multiset 的 count() 函数的复杂度为 \(O(\log n + ans)\)，因此多多考虑用 std::map 实现 std::multiset 的功能。
4. 直接对 std::set/std::multiset/std::map/std::multimap 进行 <algorithm> 库中的二分查找的复杂度为 \(O(n)\)，正解应该用其自带的 lower_bound()/upper_bound() 函数，复杂度为 \(O(\log n)\)。
5. std::priority_queue 默认为大根堆，小根堆可以取负、重载运算符或 std::greater。
6. std::multimap 不支持 [] 下标访问。
7. 在使用 std::vector 时可以尝试用 reserve() 预测数组的大小以提高效率。实测 push_back() 次数较多时 reserve() 后能快一倍。
8. 许多 STL 容器都特化了 swap() 函数，可以实现 \(O(1)\) 交换。
9. std::bitset 重载了流运算符，即可以用 cin/cout 输入输出。当然也可以用这个输出整数的二进制。
10. std::nth_element 会改变元素在容器中的位置。
11. 对 std::vector 等序列容器进行下标访问是最好将 size() 函数的返回值转为 int。一个成功避免大问题的一个例子：for (int i = (int)v.size() - 2; i >= 0; i--) v[i] += v[i + 1]。
12. 使用 std::map<Key, Value> 的 [] 下标访问方法是，如果无对应 Key 元素的话会新建一个，值为调用构造函数 Value() 的结果。
13. STL 容器进行修改操作时需要注意迭代器被非法化的情况，被非法化的迭代器不能再使用。如使用 std::set 的 erase(it) 后 it 就被非法化了。std::vector 等也需要注意这种问题。各种容器增删操作非法化情况表。
14. 判断容器是否为空尽量使用 empty() 而不是 size() == 0，因为某些容器的 size() 函数的复杂度并不是 \(O(1)\)（如一些 list 实现）。
15. 使用排序 STL 时，比较函数必须满足 严格弱序，否则可能出现玄学错误。
16. 对迭代器 it 做 + a - b 的操作尽量写成 it + (a - b) 而不是 it + a - b，因为 it + a 可能出现越界情况。
17. __gnu_cxx::rope 中的 erase(size_t __p) 是错（编写者锅了）的！它的注释中写的是 “Erase, single character”，但实际上写的是 erase(__p, __p + 1)，那么你实际上会把 __p 开始的 __p + 1 个位置全部删除。
18. 一个小 trick：代码里出现一大坨 begin/end 是不是很烦？你可以 #define all(x) (x).begin(), (x).end()。要注意 (x) 会算两边，如果是临时算出来的不应该这么做。