C++ 容器的核心特性

C++ 标准库容器（如 vector, map, set 等）具有以下重要特性：
1. 内存管理自动化

• 自动内存分配/释放：容器自动管理元素的内存
• 动态扩容：当容量不足时自动重新分配内存（如 vector 的扩容）
• RAII 原则：容器析构时自动释放所有元素内存

std::vector<int> v = {1, 2, 3}; // 自动分配内存
v.push_back(4); // 可能触发扩容
// 离开作用域时自动释放内存

2. 值语义

• 存储元素的副本：默认按值存储（拷贝或移动）
• 可自定义拷贝行为：通过自定义拷贝构造函数/赋值运算符
• 引用存储需包装：使用 std::reference_wrapper 或指针存储引用

std::vector<std::string> names;
names.push_back("Alice"); // 存储字符串副本

3. 迭代器支持

• 统一的元素访问接口：所有容器都提供迭代器
• 五种迭代器类别：
  输入/输出迭代器
  前向迭代器
  双向迭代器（如 list, map）
  随机访问迭代器（如 vector, deque）

for(auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

4. 多种访问方式

• 序列容器（如 vector）：
  operator[]：快速访问（无边界检查）
  at()：带边界检查（越界抛出异常）
  front()/back()：首尾元素
• 关联容器（如 map）：
  find(key)：安全查找
  operator[]：不存在时插入（仅 map）
  at(key)：带边界检查

std::map<std::string, int> scores;
scores["Alice"] = 90;  // 插入或修改
int score = scores.at("Bob");  // 不存在则抛出异常

5. 时间复杂度保证

• 序列容器：
  vector：随机访问 O(1)，尾部插入/删除分摊 O(1)
  list：任意位置插入/删除 O(1)

• 关联容器：
  有序（map/set 红黑树）：查找 O(log n)
  无序（unordered_map 哈希表）：查找平均 O(1)

6. 异常安全性

• 基本保证：操作失败时容器仍处于有效状态。
• 强保证：如 vector::push_back 成功或保持原状。

std::vector<int> v = {1, 2, 3};
try {
    v.push_back(4);  // 若抛出异常，v 仍为 {1,2,3}
} catch (...) {}

7. 容量管理

• 大小查询：size(), empty()
• 预分配：reserve()（vector/string）
• 调整大小：resize(), shrink_to_fit()

8. 移动语义支持（C++11+）

• 移动构造/赋值减少拷贝开销。
• 支持返回容器局部对象（优化为移动而非拷贝）。

std::vector<int> create_vector() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3};
    return v;  // 触发移动语义
}