C++ STL介绍——简介

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目录

• 1、什么是STL
• 2、STL中六大组件
  • 2.1 容器（Container）
    • 2.1.1 序列式容器（Sequence containers）
    • 2.1.2 关联式容器（Associated containers）
  • 2.2 迭代器（Iterator）
  • 2.3 算法（Algorithm）

1、什么是STL

    STLStandard Template Library，即标准模板库，是一个具有工业强度的，高效的C++ 程序库。它被容纳于C++ 标准程序库C++ Standard Library中，是ANSI/ISO C++ 标准中最新的也是极具革命性的一部分。该库包含了诸多在计算机科学领域里所常用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性。

    STL的一个重要特点是数据结构和算法的分离。尽管这是个简单的概念，但这种分离确实使得STL变得非常通用。例如，由于STL的sort()函数是完全通用的，你可以用它来操作几乎任何数据集合，包括链表，容器和数组；

    STL另一个重要特性是它不是面向对象的。为了具有足够通用性，STL主要依赖于模板而不是封装，继承和虚函数（多态性）——OOP的三个要素。你在STL中找不到任何明显的类继承关系。这好像是一种倒退，但这正好是使得STL的组件具有广泛通用性的底层特征。另外，由于STL是基于模板，内联函数的使用使得生成的代码短小高效；

    从逻辑层次来看，在STL中体现了泛型化程序设计的思想，引入了诸多新的名词，比如像需求requirements，概念concept，模型model，容器container，算法algorithmn，迭代子iterator等。与OOPobject-oriented programming中的多态polymorphism一样，泛型也是一种软件的复用技术；

    从实现层次看，整个STL是以一种类型参数化的方式实现的，这种方式基于一个在早先C++标准中没有出现的语言特性--模板template。

2、STL中六大组件

    1. 容器（Container），是一种数据结构，如list，vector，和deques ，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器；

    2. 迭代器（Iterator），提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象；

    3. 算法（Algorithm），是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序，用find()来搜索一个list中的对象，函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用；

    4. 仿函数（Functor）

    5. 适配器（Adaptor）

    6. 分配器（allocator）

2.1 容器（Container）

STL中的容器有队列容器和关联容器，容器适配器（congtainer adapters：stack,queue，priority queue），位集（bit_set），串包(string_package)等等。

2.1.1 序列式容器（Sequence containers）

序列式容器每个元素都有固定位置——取决于插入时机和地点，和元素值无关，vector、deque、list；

    vector : 将元素置于一个动态数组中加以管理，可以随机存取元素（用索引直接存取），数组尾部添加或移除元素非常快速。但是在中部或头部安插元素比较费时；

    Deque : 是double-ended queue的缩写，可以随机存取元素（用索引直接存取），数组头部和尾部添加或移除元素都非常快速。但是在中部或头部安插元素比较费时；

    List : 双向链表，不提供随机存取（按顺序走到需存取的元素，O(n)），在任何位置上执行插入或删除动作都非常迅速，内部只需调整一下指针；

2.1.2 关联式容器（Associated containers）

元素位置取决于特定的排序准则，和插入顺序无关，set、multiset、map、multimap等。

    Set/Multiset : 内部的元素依据其值自动排序，Set内的相同数值的元素只能出现一次，Multisets内可包含多个数值相同的元素，内部由二叉树实现，便于查找；

    Map/Multimap : Map的元素是成对的键值/实值，内部的元素依据其值自动排序，Map内的相同数值的元素只能出现一次，Multimaps内可包含多个数值相同的元素，内部由二叉树实现，便于查找；

容器类自动申请和释放内存，无需new和delete操作。

2.2 迭代器（Iterator）

Iterator（迭代器）模式又称Cursor（游标）模式，用于提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。或者这样说可能更容易理解：Iterator模式是运用于聚合对象的一种模式，通过运用该模式，使得我们可以在不知道对象内部表示的情况下，按照一定顺序（由iterator提供的方法）访问聚合对象中的各个元素。

迭代器的作用：能够让迭代器与算法不干扰的相互发展，最后又能无间隙的粘合起来，重载了*，++，==，!=，=运算符。用以操作复杂的数据结构，容器提供迭代器，算法使用迭代器；常见的一些迭代器类型：iterator、const_iterator、reverse_iterator和const_reverse_iterator.

2.3 算法（Algorithm）

    STL提供了大约100个实现算法的模版函数，比如算法for_each将为指定序列中的每一个元素调用指定的函数，stable_sort以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。只要我们熟悉了STL之后，许多代码可以被大大的化简，只需要通过调用一两个算法模板，就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。

算法部分主要由头文件 <algorithm> ，<numeric>和 <functional> 组成：

1、<algorithm> 是所有STL头文件中最大的一个（尽管它很好理解），它是由一大堆模版函数组成的，可以认为每个函数在很大程度上都是独立的，其中常用到的功能范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。
2、<numeric> 体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数，包括加法和乘法在序列上的一些操作。
3、<functional> 中则定义了一些模板类，用以声明函数对象。

STL中算法大致分为四类：

1、非可变序列算法：指不直接修改其所操作的容器内容的算法。
2、可变序列算法：指可以修改它们所操作的容器内容的算法。
3、排序算法：对序列进行排序和合并的算法、搜索算法以及有序序列上的集合操作。
4、数值算法：对容器内容进行数值计算。

### 2.4 仿函数（Functor）
    仿函数(functor)，就是使一个类的使用看上去象一个函数。其实现就是类中实现一个operator()，这个类就有了类似函数的行为，就是一个仿函数类了。
    有些功能的的代码，会在不同的成员函数中用到，想复用这些代码：

1、公共的函数，可以，这是一个解决方法，不过函数用到的一些变量，就可能成为公共的全局变量，再说为了复用这么一片代码，就要单立出一个函数，也不是很好维护。
2、仿函数，写一个简单类，除了那些维护一个类的成员函数外，就只是实现一个operator()，在类实例化时，就将要用的，非参数的元素传入类中。

                                                             

算术类仿函数	关系运算类仿函数	逻辑运算仿函数
加：plus<T>	等于：equal_to<T>	逻辑与：logical_and<T>
减：minus<T>	不等于：not_equal_to<T>	逻辑或：logical_or<T>
乘：multiplies<T>	大于：greater<T>	逻辑否：logical_no<T>
除：divides<T>	大于等于：greater_equal<T>
模取：modulus<T>	小于：less<T>
否定：negate<T>	小于等于：less_equal<T>

### 2.5 适配器（Adaptor）
    标准库提供了三种顺序容器适配器：``queue(FIFO队列)``、``priority_queue(优先级队列)``、``stack(栈)``
要使用适配器，需要加入一下头文件：
```
#include //stack
#include //queue、priority_queue
```


## 3、其他部分链接
[1、C++ STL介绍——String类](https://www.cnblogs.com/lanxiang/p/11252404.html)