C++的标准模板库(STL)简介

Posted 2020-07-19 wangduo

　　STL（Standard Template Library，标准模板库)是C++对泛型编程思想的实现，最早是惠普实验室开发的。在被引入C++之前该技术就已经存在了很长的一段时间。后来STL成为ANSI/ISO C++标准的一部分。各个C++厂商也有各自相应的模板库，这些库效率可能很高，但可移植性不一定好。

　　在C++标准中，STL被组织为下面的17个头文件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<array>、<vector>、<list>、<forward_list>、<map>、<unordered_map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<unordered_set>、<stack>和<utility>。

　　常用的一般有：algorithm（算法）、container（容器）和iterator（迭代器）。几乎所有的代码都采用了模板类和模板函数的方式，这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。

1) 算法（algorithm）
　　STL提供了大约100个实现算法的模版函数，算法部分主要由头文件<algorithm>，<numeric> 和<functional>组成。
　　<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，它是由一大堆模板函数组成的，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。
　　<numeric>体积很小，只包括一些简单数学运算的模板函数。
　　<functional>中则定义了一些模板类，用以声明函数对象。

2) 容器（container）（又称集合collection）
　　在实际的开发过程中，数据结构本身的重要性不会逊于操作于数据结构的算法的重要性，当程序中存在着对时间要求很高的部分时，数据结构的选择就显得更加重要。
　　通过设置一些模版类，STL容器对最常用的数据结构提供了支持，这些模板的参数允许指定容器中元素的数据类型，可以将许多重复而乏味的工作简化。
如下表：

数据结构		实现头文件
向量(vector)	顺序性容器	<vector>
列表(list)	顺序性容器	<list>
双队列(deque)	顺序性容器	<deque>
集合(set)	关联容器	<set>
多重集合(multiset)	关联容器	<set>
栈(stack)	容器适配器	<stack>
队列(queue)	容器适配器	<queue>
优先队列(priority_queue)	容器适配器	<queue>
映射(map)	关联容器	<map>
多重映射(multimap)	关联容器	<map>

 

3) 迭代器（iterator）
　　迭代器是一种允许程序员检查容器内元素，并实现元素遍历的数据类型。C++标准库为每一种标准容器定义了一种迭代器类型。迭代器类型提供了比下标操作更一般化的方法：所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型，而只有少数的容器（比如数组）支持下标操作。因为迭代器对所有的容器都适用，现代C++程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问容器元素。
　　迭代器从作用上来说是STL最基本的部分，迭代器在STL中用来将算法和容器联系起来，起着一种黏和剂的作用。几乎STL提供的所有算法都是通过迭代器存取元素序列进行工作的，每一个容器都定义了其本身所专有的迭代器，用以存取容器中的元素。
　　迭代器部分主要由头文件<utility>,<iterator> 和<memory>组成。<utility>是一个很小的头文件，它包括了贯穿使用在STL中的几个模板的声明，<iterator>中提供了迭代器使用的许多方法， <memory>为容器中的元素分配存储空间，同时也为某些算法执行期间产生的临时对象提供机制,<memory>中的主要部分是模板类allocator，它负责产生所有容器中的默认分配器。

　　个人理解：迭代器其实很好理解，它就好比C语言中的指针和数组下标一样，指针和数组下标可以用来遍历数组中的元素，而迭代器可以遍历容器中的元素。