C++容器插入元素的多个方法（附带实例）

C++ 使用容器时，在开始、结束或中间的某个位置插入新元素通常很有用。有一些算法，比如通过迭代器来向 range 插入元素，但是如果只传递迭代器，比如 begin() 返回的迭代器，它将不会插入元素而是覆盖容器的元素。此外，无法使用 end() 返回的迭代器在末尾插入元素。

为了执行这些操作，标准库提供了一组支持这些场景的迭代器和迭代器适配器。

本节中讨论的迭代器和迭代器适配器可在 <iterator> 头文件的 std 命名空间中找到。如果包含 <algorithm> 之类的头文件，则不必显式包含 <iterator>。

使用以下迭代器适配器在容器中插入新元素：
1) 对于具有 push_back() 方法的容器，std::back_inserter() 用于在末尾插入元素：

std::vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
std::fill_n(std::back_inserter(v), 3, 0);
// v={1,2,3,4,5,0,0,0}

2) 对于具有 push_front() 方法的容器，std::front_inserter() 用于在开头插入元素：

std::list<int> l{ 1,2,3,4,5 };
std::fill_n(std::front_inserter(l), 3, 0);
// l={0,0,0,1,2,3,4,5}

3) 对于具有 insert() 方法的容器，std::inserter() 用于在容器中的任意位置插入元素：

std::vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
std::fill_n(std::inserter(v, v.begin()), 3, 0);
// v={0,0,0,1,2,3,4,5}

std::list<int> l{ 1,2,3,4,5 };
auto it = l.begin();
std::advance(it, 3);
std::fill_n(std::inserter(1, it), 3, 0);
// l={1,2,2,3,0,0,0,4,5}

std::back_inserter()、std::front_inserter() 和 std::inserter() 都是辅助函数，用于创建 std::back_insert_iterator、std::front_insert_iterator 和 std::insert_iterator 类型的迭代器适配器。这些都是输出迭代器，用于向构造它们的容器中追加、前置或插入元素，递增和解引用这些迭代器没有任何作用。

然而，在赋值时，这些迭代器会从容器中调用以下方法：

std::back_inserter 调用 push_back()；
std::front_inserter 调用 push_front()；
std::insert_iterator 调用 insert()。

以下是 std::back_insert_iterator 的过度简化的实现：

template<class C>
class back_insert_iterator {
public:
    typedef back_insert_iterator<C> T;
    typedef typename C::value_type V;
    explicit back_insert_iterator(C& c) : container(&c) { }
    T& operator=( const V& val ) {
        container->push_back( val );
        return *this;
    }
    T& operator*() { return *this; }
    T& operator+++() { return *this; }
    T& operator+++( int ) { return *this; }
protected:
    C* container;
};

由于赋值操作符的工作方式，这些迭代器只能用于某些标准容器：

std::back_insert_iterator 可与 std::vector、std::list、std::deque 和 std::basic_string 一起使用；
std::front_insert_iterator 可用于所有标准容器。

下面的示例在 std::vector 的开头插入 3 个值为 0 的元素：

std::vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
std::fill_n(std::inserter(v, v.begin()), 3, 0);
// v={0,0,0,1,2,3,4,5}

std::inserter() 适配器接受两个参数：容器和应该插入元素的迭代器。在容器上调用 insert() 时，std::insert_iterator 会使迭代器加 1，因此在再次赋值时，它可以在下一个位置插入一个新元素。请看以下代码段：

T& operator=( const V& v) {
    iter = container->insert(iter, v);
    ++iter;
    return (*this);
}

这段代码（概念性地）展示了如何为 std::insert_iterator 适配器实现赋值操作符。可以看到，它首先调用容器的成员函数 insert()，然后对返回的迭代器进行递增。因为所有标准容器都有一个名为 insert() 的方法，该方法具有此签名，所以此适配器可用于所有这些容器。

这些迭代器适配器用于将多个元素插入 range 的算法或函数。当然，它们也可以用来插入单个元素，但这是一种反模式，因为在这种情况下，简单地调用 push_back()、push_front() 或 insert() 要简单得多，也直观得多。请考虑以下片段：

std::vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
*std::back_inserter(v) = 6; // v = {1,2,3,4,5,6}
std::back_insert_iterator<std::vector<int>> it(v);
*it = 7;    // v = {1,2,3,4,5,6,7}

这里所示的例子应该避免，它们不提供任何好处，只会让代码变得杂乱无章。

C++容器插入元素的多个方法（附带实例）

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