## C++ 标准
-首先需要介绍的是 C++ 本身的版本。由于 C++ 本身只是一门语言，而不同的编译器对 C++ 的实现方法各不一致，因此需要标准化来约束编译器的实现，使得 C++ 代码在不同的编译器下表现一致。C++ 自1985年诞生以来，一共由国际标准化组织（ ISO ）发布了 5 个正式的 C++ 标准，分别为 C++ 98、C++ 03、C++ 11 （亦称 C++ 0x）、C++ 14 （亦称 C++1y）、C++ 17 （亦称 C++ 1z），最新的标准 C++ 20 仍在制定中。此外还有一些补充标准，例如 C++ TR1。
+首先需要介绍的是 C++ 本身的版本。由于 C++ 本身只是一门语言，而不同的编译器对 C++ 的实现方法各不一致，因此需要标准化来约束编译器的实现，使得 C++ 代码在不同的编译器下表现一致。C++ 自1985年诞生以来，一共由国际标准化组织（ ISO ）发布了 5 个正式的 C++ 标准，依次为 C++98、C++03、C++11 （亦称 C++0x）、C++14 （亦称 C++1y）、C++17 （亦称 C++1z），最新的标准 C++20 仍在制定中。此外还有一些补充标准，例如 C++ TR1。
每一个版本的 C++ 标准不仅规定了 C++ 的语法、语言特性，还规定了一套 C++ 内置库的实现规范，这个库便是 C++ 标准库。C++ 标准库中包含大量常用代码的实现，如输入输出、基本数据结构、内存管理、多线程支持等。掌握 C++ 标准库是编写更现代的 C++ 代码必要的一步。C++ 标准库的详细文档在 [cppreference](https://zh.cppreference.com/) 网站上，文档对标准库中的类型函数的用法、效率、注意事项等都有介绍，请善用。
-需要指出的是，不同的 OJ 平台对 C++ 版本均不相同，例如[最新的 ACM 比赛规则](https://icpc.baylor.edu/worldfinals/programming-environment)支持 C++ 14 标准，而 [NOI 现行规则](http://www.noi.cn/newsview.html?id=559&hash=E4E249) 中指定的 g++ 4.8 [默认支持标准](https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.5/gcc/Standards.html#Standards)是 C++ 98。因此在学习 C++ 时要注意比赛支持的标准，避免在赛场上时编译报错。
+需要指出的是，不同的 OJ 平台对 C++ 版本均不相同，例如[最新的 ACM 比赛规则](https://icpc.baylor.edu/worldfinals/programming-environment)支持 C++14 标准，而 [NOI 现行规则](http://www.noi.cn/newsview.html?id=559&hash=E4E249) 中指定的 g++ 4.8 [默认支持标准](https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.5/gcc/Standards.html#Standards)是 C++98。因此在学习 C++ 时要注意比赛支持的标准，避免在赛场上时编译报错。
## 标准模板库（ STL ）
## Boost 库
-[Boost](https://www.boost.org/) 是除了标准库外，另一个可移植的、高质量、高性能、高可靠性的 C++ 工具库。Boost 中的模块数量非常之大，并且拥有完备的跨平台支持，因此被看作 C++ 的准标准库。C++ 标准中的不少特性也都来自于 Boost，如智能指针、元编程、日期和时间等。尽管在 OI 中无法使用 Boost ，但是 Boost 中有不少轮子可以用来验证算法或者对拍，如 Boost.Geometry 有 R 树的实现， Boost.Graph 有图的相关算法， Boost.Intrusive 则提供了一套与 STL 容器用法相似的侵入式容器。
+[Boost](https://www.boost.org/) 是除了标准库外，另一个久副盛名的开源 C++ 工具库，其代码具有可移植、高质量、高性能、高可靠性等特点。Boost 中的模块数量非常之大，功能全面，并且拥有完备的跨平台支持，因此被看作 C++ 的准标准库。C++ 标准中的不少特性也都来自于 Boost，如智能指针、元编程、日期和时间等。尽管在 OI 中无法使用 Boost ，但是 Boost 中有不少轮子可以用来验证算法或者对拍，如 Boost.Geometry 有 R 树的实现， Boost.Graph 有图的相关算法， Boost.Intrusive 则提供了一套与 STL 容器用法相似的侵入式容器。有兴趣的读者可以自行在网络搜索教程。
## 参考资料
+在 STL 中，迭代器（ Iterator ）是用来访问和检查 STL 容器中元素的对象，它的行为模式和指针类似，甚至有不少容器的迭代器类型就是指针。但是它封装了一些有效性检查，并且提供了统一的访问格式。迭代器尽管在使用上与常规的下标访问效果相似，但是由于部分 STL 容器（如 `std::list` ）的下标访问有很大的开销，这时在顺序访问的情况下迭代器会比下标访问更加高效。类似的概念在其他很多高级语言中都存在，如 Python 的 `__iter__` 函数， C# 的 `IEnumerator`。
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+## 使用方法
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+迭代器听起来比较晦涩，其实迭代器本身可以看作一个数据指针。迭代器主要有两个操作：自增和解引用（ 单目 `*` [运算符](../op.md)），其中自增用来移动迭代器，解引用可以获取或修改它指向的元素。
+最常用的使用方法是用迭代器替换普通的 `for` 循环，例如下列代码中两个循环的效果是一致的。（假设已经引用了 `std` 空间中的相关类型）
+
+```cpp
+vector<int> data(10);
+
+for(int i = 0; i < 10; i++)
+ cout << data[i] << endl; // 使用下标访问元素
+
+for(vector<int>::iterator iter = data.begin();
+ iter != data.end(); iter++)
+ cout << *iter << endl; // 使用迭代器访问元素
+// 在C++11后可以使用 auto iter = data.begin() 来简化上述代码
+```
+
+## 分类
+
+在 STL 的定义中，迭代器根据其支持的操作依次分为以下几类：
+
+- InputIterator：只要求支持拷贝、自增和解引访问
+- OutputIterator：只要求支持拷贝、自增和解引赋值
+- ForwardIterator：即同时满足 InputIterator 和 OutputIterator 的要求
+- Bidirectional：在 ForwardIterator 的基础上支持自减（即反向访问）
+- RandomAccess：在 Bidirectional 的基础上支持加减运算和比较运算（即随机访问）
+
+不同的 STL 容器支持的迭代器类型不同，在使用时需要留意。
+
+## 获取途径
+
+STL 容器一般支持从一端或两端开始的访问，以及对 const 修饰符的支持。例如容器的 `begin()` 函数可以获得指向容器头部的迭代器，而 `rend()` 函数可以获得指向容器头部，并且支持反向访问的迭代器。
vector<int> v4(v2);
// 6. 创建一个v4的拷贝vector v5，其内容是{v4[1], v4[2]}; 线性复杂度
vector<int> v5(v4.begin() + 1, v4.begin() + 3);
-// 7. 移动v2到新创建的vector v6，不发生拷贝; 常数复杂度; 需要 C++ 11
+// 7. 移动v2到新创建的vector v6，不发生拷贝; 常数复杂度; 需要 C++11
vector<int> v6(std::move(v2)); // 或者 v6 = std::move(v2);
```
### `vector` 的实现细节
`vector` 的底层其实仍然是定长数组，它能够实现动态扩容的原因是增加了避免数量溢出的操作。首先需要指明的是 `vector` 中元素的数量（长度） $n$ 与它已分配内存最多能包含元素的数量（容量） $N$ 是不一致的， `vector` 会分开存储这两个量。当向 `vector` 中添加元素时，如发现 $n>N$ ，那么容器会分配一个尺寸为 $2N$ 的数组，然后将旧数据从原本的位置拷贝到新的数组中，再将原来的内存释放。尽管这个操作的渐进复杂度是 $O(n)$ ，但是可以证明其均摊复杂度为 $O(1)$ 。而在末尾删除元素和访问元素则都仍然是 $O(1)$ 的开销。
-因此，只要对 `vector` 的尺寸估计得当并善用 `reserve()` 和 `shrink_to_fit()` 函数（C++ 11），就能使得 `vector` 的效率与定长数组不会有太大差距。
+因此，只要对 `vector` 的尺寸估计得当并善用 `resize()` 和 `reserve()` ，就能使得 `vector` 的效率与定长数组不会有太大差距。
### `vector<bool>`
标准库特别提供了对 `bool` 的 `vector` 特化，每个“ `bool` ”只占 1 bit，且支持动态增长。但是其 `operator[]` 的返回值的类型不是 `bool&` 而是 `vector<bool>::reference` 。因此，使用 `vector<bool>` 使需谨慎，可以考虑使用 `deque<bool>` 或 `vector<char>` 替代。而如果你需要节省空间，请直接使用 [ `bitset` ](./bitset.md) 。
-## `array` (C++ 11)
+## `array` (C++11)
`std::array` 是 STL 提供的 **内存连续的** 、 **固定长度** 的数组数据结构。其本质是对原生数组的直接封装。
### 为什么要用 `array`
- `array` 实际上是 STL 对数组的封装。它相比 `vector` 牺牲了动态扩容的特性，但是换来了与原生数组几乎一致的性能（在开满优化的前提下）。因此如果能使用 C++ 11 特性的情况下，能够使用原生数组的地方几乎都可以直接把定长数组都换成 `array` ，而动态分配的数组可以替换为 `vector` 。
+ `array` 实际上是 STL 对数组的封装。它相比 `vector` 牺牲了动态扩容的特性，但是换来了与原生数组几乎一致的性能（在开满优化的前提下）。因此如果能使用 C++11 特性的情况下，能够使用原生数组的地方几乎都可以直接把定长数组都换成 `array` ，而动态分配的数组可以替换为 `vector` 。
### `array` 的使用方法
deque<int> v3(v1);
// 5. 创建一个v2的拷贝deque v4，其内容是v4[0]至v4[2]; 线性复杂度
deque<int> v4(v2.begin(), v2.begin() + 3);
-// 6. 移动v2到新创建的deque v5，不发生拷贝; 常数复杂度; 需要 C++ 11
+// 6. 移动v2到新创建的deque v5，不发生拷贝; 常数复杂度; 需要 C++11
deque<int> v5(std::move(v2));
```
`list` 类型还提供了一些针对其特性实现的 STL 算法函数。由于这些算法需要[随机访问迭代器](./iterator.md)，因此`list`提供了特别的实现以便于使用。这些算法有`splice()`、`remove()`、`sort()`、`unique()`、`merge()`等。
-## `forward_list` （C++ 11）
+## `forward_list` （C++11）
`std::forward_list` 是 STL 提供的 [单向链表](../../ds/linked-list.md) 数据结构，相比于 `std::list` 减小了空间开销。
| 运算符 | 功能 |
| ----- | --- |
-| `+` | 单目正 |
-| `-` | 单目负 |
-| `*` | 乘法 |
+| `+` （单目） | 正 |
+| `-` （单目） | 负 |
+| `*` （双目） | 乘法 |
| `/` | 除法 |
| `%` | 取模 |
-| `+` | 加法 |
-| `-` | 减法 |
+| `+` （双目） | 加法 |
+| `-` （双目） | 减法 |
+
+
+??? note “单目与双目运算符”
+ 单目运算符（又称一元运算符）指被操作对象只有一个的运算符，而双目运算符（又称二元运算符）的被操作对象有两个。例如 `1+2` 中加号就是双目运算符，它有`1`和`2`两个被操作数。此外 C++ 中还有唯一的一个三目运算符`?:`。
算术运算符中有两个单目运算符（正、负）以及五个双目运算符（乘法、除法、取模、加法、减法），其中单目运算符的优先级最高。
得到的 `op` 的运算值遵循数学中加减乘除的优先规律，首先进行优先级高的运算，同优先级自左向右运算，括号提高优先级。
+## 位运算符
+
+| 运算符 | 功能 |
+| ----- | --- |
+| `~` | 逐位非 |
+| `&` （双目） | 逐位与 |
+| `|` | 逐位或 |
+| `^` | 逐位异或 |
+| `<<` | 逐位左移 |
+| `>>` | 逐位右移 |
+
+注意，位运算符的优先级低于普通的算数运算符。
+
## 自增/自减 运算符
有时我们需要让变量进行增加 1（自增）或者减少 1（自减），这时自增运算符 `++` 和自减运算符 `--` 就派上用场了。
// 若要让 Result 的值得到逗号运算的结果则应将整个表达式用括号提高优先级，此时
// Result 的值才为 11。
```
+
+## 成员访问运算符
+
+| 运算符 | 功能 |
+| ------ | ---- |
+| `[]` | 数组下标 |
+| `.` | 对象成员 |
+| `&` （单目） | 取地址/获取引用 |
+| `*` （单目） | 间接寻址/解引用 |
+| `->` | 指针成员 |
+
+这些运算符用来访问对象的成员或者内存，除了最后一个运算符外上述运算符都可被重载。与`&`， `*`和 `->` 相关的内容请阅读[指针](./pointer.md)和[引用](./reference.md)教程。这里还省略了两个很少用到的运算符`.*`和`->*`，其具体用法可以参见 [C++ 语言手册](https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/operator_member_access)。
+
+```cpp
+auto result = v[1]; // 获取v中下标为2的对象
+
+auto result = p.q; // 获取p对象的q成员
+
+auto result = p->q; // 获取p指针指向对象的q成员
+
+auto result = &v // 获取v的指针或引用
+
+auto result = *v // 获取v指针指向的对象
+```
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