C++ 标准模板库介绍（STL）

1. STL 基本介绍

C++ STL（标准模板库）是惠普实验室开发的一系列软件的统称，是一套功能强大的 C++ 模板类。STL的目的是为了标准化组件，这样就不用重新开发，让后来者可以使用现成的组件，和开源组件有点殊途同归。 STL的版本很多，常见的有HP STL、PJ STL、 SGI STL等，另外，STL库属于C++标准库的一部分，两者是包含关系。

由于我平时的编程环境主要在Linux系统下，所以在后面总结中，我会主以GNU ISO C++ Library中的STL源码（5.2.1版本）为主，同时辅以SGI STL 2.91源代码来进行分析总结，附带 SGI 主要是因为 SGI STL 版本比较早，代码可读性相对会好一点。

至于源码码获取方法： GNU C++库是在Linux 系统的/usr/include/目录下；sgi库的话，到网上搜一下应该就有，我是从这个链接中下载的：

https://sourceforge.net/projects/sgistl/?source=navbar

bash-4.2$ ls /usr/include/c++/4.8.5/

algorithm  cerrno     complex		  cstdint   debug	  future	    list      profile		stdexcept     typeindex

array	   cfenv      complex.h		  cstdio    decimal	  initializer_list  locale    queue		streambuf     typeinfo

atomic	   cfloat     condition_variable  cstdlib   deque	  iomanip	    map       random		string	      type_traits

backward   chrono     csetjmp		  cstring   exception	  ios		    memory    ratio		system_error  unordered_map

bits	   cinttypes  csignal		  ctgmath   ext		  iosfwd	    mutex     regex		tgmath.h      unordered_set

bitset	   ciso646    cstdalign		  ctime     fenv.h	  iostream	    new       scoped_allocator	thread	      utility

cassert    climits    cstdarg		  cwchar    forward_list  istream	    numeric   set		tr1	      valarray

ccomplex   clocale    cstdbool		  cwctype   fstream	  iterator	    ostream   sstream		tr2	      vector

cctype	   cmath      cstddef		  cxxabi.h  functional	  limits	    parallel  stack		tuple	      x86_64-redhat-linux

STL库和C++标准库关系：

STL库和C++标准库关系图（图片来自网络）

2. STL 体系结构

STL六大组件

STL主要包含六大组件，每个组件负责不一样的功能，也涉及到不一样的知识点，其中属容器和算法最为主要，其他组件起到牵线
搭桥的作用，让算法和容器能够融合的更好，更方便使用。组件之间的大体关系如下图（图片来自网络）：

六大组件的交互关系：container（容器）通过 allocator（配置器）取得数据储存空间，algorithm（算法）通过 iterator（迭代器）存取 container（容器）内容，functor（仿函数）可以协助 algorithm（算法）完成不同的策略变化，adapter（配接器）可以修饰或套接 functor（仿函数）。

3. 分析实现 STL 所需要的技能

在Effective C++第一节中就有总结，C++是一个多重范式的编程语言，同时支持过程式形式，面向对象形式，函数形式，泛型形式，及元编程形式。那在我们平时开发过程中，接触的比较多的是过程式和面向对象形式。而STL则是泛型编程（GP）的集大成，那么对于GP，我们必须要有模板编程的基础，了解类模板，函数模板，成员函数模板，模板特化，模板偏特化等。然后还有就是熟悉操作符重载，因为STL中容器存储的元素是不确定的（泛型），那对于这些用户自定义的类型，也需要有类似于基本类型（类似int)的运算操作

总的来讲，模板和运算符重载是学习STL必要的的技术基础。

4. 研究 STL 的收获

我在学习某一个东西的时候，总会问自己，我为什么要学习这个东西？那么掌握STL可以给我们带来什么呢？

1. 首先，对于C++这门语言来讲，C++主要可以分为四个部分，C，Object-Oriented C++，Template C++，STL (Effective C++上总结)，那么为了对C++有个全面的认识和掌握，我们就要去了解和研究STL，掌握泛型思想。当然，现在来讲，C++ 11/17/20 及 boost 中对原有C++的使用优化，相关先进特性，以及对一些其他高级技术的实现和封装（多线程和多进程等），也是现代C++的组成部分，同样需要我们去学习和掌握。

2. 图灵奖得主Pascal之父——Nicklaus Wirth曾经说过程序设计 = 算法 + 数据结构，刚好，对于想要学习或者巩固数据结构和算法能力的人来说，STL就是一个宝库，里面容器底层就是各种经典的数据结构实现的，主流的基本算法也包含在里面。

因此，对于STL进行分析总结，并加以实现，可以提升我们的语言掌握度及相关编程思维，还有就是数据抽象能力！

2018-08-29 23:27:46