STL簡介

一、基本概念

STL（Standard Template Library，標準模板庫)是惠普實驗室開發的一系列軟體的統稱，現然主要出現在C++中，但在被引入C++之前該技術就已經存在了很長的一段時間，

STL的從廣義上講分為三類：algorithm（演算法）、container（容器）和iterator（迭代器），容器和演算法通過迭代器可以進行無縫地連接，幾乎所有的代碼都采 用了模板類和模板函式的方式，這相比于傳統的由函式和類組成的庫來說提供了更好的代碼重用機會，

在C++標準中，STL 就位于各個 C++ 的頭檔案中，即它并非以二進制代碼的形式提供，而是以源代碼的形式提供，STL被組織為下面的13個頭文 件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack> 和<utility>，

STL詳細的說六大組件：

1. 容器：各種資料結構，如vector、list、deque、set、map等,用來存放資料，從實作角度來看，STL容器是一種class template，
2. 演算法：各種常用的演算法，如sort、find、copy、for_each，從實作的角度來看，STL演算法是一種function tempalte.
3. 迭代器：扮演了容器與演算法之間的膠合劑，共有五種型別，從實作角度來看，迭代器是一種將operator* , operator-> , operator++,operator–等指標相關操作予以多載的class template. 所有STL容器都附帶有自己專屬的迭代器，只有容器的設計者才知道如何遍歷自己的元素，原生指標(native pointer)也是一種迭代器，
4. 仿函式：行為類似函式，可作為演算法的某種策略，從實作角度來看，仿函式是一種多載了operator()的class 或者class template
5. 配接器：一種用來修飾容器或者仿函式或迭代器介面的東西，
6. 空間配置器：負責空間的配置與管理，從實作角度看，配置器是一個實作了動態空間配置、空間管理、空間釋放的class tempalte.

STL六大組件的互動關系，容器通過空間配置器取得資料存盤空間，演算法通過迭代器存盤容器中的內容，仿函式可以協助演算法完成不同的策略的變化，配接器可以修飾仿函式

二、STL優點

1）STL是C++的一部分，因此不用額外安裝什么，它被內建在你的編譯器之內，

2）STL的一個重要特點是資料結構和演算法的分離，盡管這是個簡單的概念，但是這種分離確實使得STL變得非常通用，

例如，在STL的vector容器中，可以放入元素、基礎資料型別變數、元素的地址；

STL的sort()函式可以用來操作vector,list等容器，

3） 程式員可以不用思考STL具體的實作程序，只要能夠熟練使用STL就OK了，這樣他們就可以把精力放在程式開發的別的方面，

4） STL具有高可重用性，高性能，高移植性，跨平臺的優點，

• 高可重用性：STL中幾乎所有的代碼都采用了模板類和模版函式的方式實作，這相比于傳統的由函式和類組成的庫來說提供了更好的代碼重用機會，關于模板的知識，已經給大家介紹了，
• 高性能：如map可以高效地從十萬條記錄里面查找出指定的記錄，因為map是采用紅黑樹的變體實作的，(紅黑樹是平橫二叉樹的一種)
• 高移植性：如在專案A上用STL撰寫的模塊，可以直接移植到專案B上，
• 跨平臺：如用windows的Visual Studio撰寫的代碼可以在Mac OS的XCode上直接編譯，

5） 程式員可以不用思考STL具體的實作程序，只要能夠熟練使用STL就OK了，這樣他們就可以把精力放在程式開發的別的方面，

6） 了解到STL的這些好處，我們知道STL無疑是最值得C++程式員驕傲的一部分，每一個C++程式員都應該好好學習STL，只有能夠熟練使用STL的程式員，才是好的C++程式員，

7） 總之：招聘作業中，經常遇到C++程式員對STL不是非常了解，大多是有一個大致的映像，而對于在什么情況下應該使用哪個容器和演算法都感到比較茫然，STL是C++程式員的一項不可或缺的基本技能，掌握它對提升C++編程大有裨益，

三、三大組件介紹

容器

幾乎可以說，任何特定的資料結構都是為了實作某種特定的演算法，STL容器就是將運用最廣泛的一些資料結構實作出來，

常用的資料結構：陣列(array) , 鏈表(list), tree(樹)，堆疊(stack), 佇列(queue), 集合(set),映射表(map), 根據資料在容器中的排列特性，這些資料分為序列式容器和關聯式容器兩種，

• 序列式容器（Sequence containers）

  每個元素都有固定位置－－取決于插入時機和地點，和元素值無關，如：Vector容器、Deque容器、List容器等，

• 關聯式容器（Associated containers）

  元素位置取決于特定的排序準則，和插入順序無關，關聯式容器是非線性的樹結構，更準確的說是二叉樹結構，各元素之間沒有嚴格的物理上的順序關系，也就是說元素在容器中并沒有保存元素置入容器時的邏輯順序，關聯式容器另一個顯著特點是：在值中選擇一個值作為關鍵字key，這個關鍵字對值起到索引的作用，方便查找，Set/multiset容器 Map/multimap容器

迭代器

迭代器從作用上來說是最基本的部分，可是理解起來比前兩者都要費力一些，軟體設計有一個基本原則，所有的問題都可以通過引進一個間接層來簡化， 這種簡化在STL中就是用迭代器來完成的，概括來說，迭代器在STL中用來將演算法和容器聯系起來，起著一種黏和劑的作用，幾乎STL提供的所有演算法都是通 過迭代器存取元素序列進行作業的，每一個容器都定義了其本身所專有的迭代器，用以存取容器中的元素，

迭代器部分主要由頭檔案<utility>,<iterator>和<memory>組 成，<utility>是一個很小的頭檔案，它包括了貫穿使用在STL中的幾個模板的宣告，<iterator>中提供了迭代器 使用的許多方法，而對于<memory>的描述則十分的困難，它以不同尋常的方式為容器中的元素分配存盤空間，同時也為某些演算法執行期間產生 的臨時物件提供機制,<memory>中的主要部分是模板類allocator，它負責產生所有容器中的默認分配器，

迭代器的種類:

演算法

函式庫對資料型別的選擇對其可重用性起著至關重要的作用，舉例來說，一個求方根的函式，在使用浮點數作為其引數型別的情況下的可重用性肯定比使 用整型作為它的引數類性要高，而C++通過模板的機制允許推遲對某些型別的選擇，直到真正想使用模板或者說對模板進行特化的時候，STL就利用了這一點提 供了相當多的有用演算法，它是在一個有效的框架中完成這些演算法的——可以將所有的型別劃分為少數的幾類，然后就可以在模版的引數中使用一種型別替換掉同一種 類中的其他型別，

STL提供了大約100個實作演算法的模版函式，比如演算法for_each將為指定序列中的每一個元素呼叫指定的函式，stable_sort以你所指定的規則對序列進行穩定性排序等等，這樣一來，只要熟悉了STL之后，許多代碼可以被大大的化簡，只需要通過呼叫一兩個演算法模板，就可以完成所需要 的功能并大大地提升效率，

演算法部分主要由頭檔案<algorithm>，<numeric>和<functional>組 成，<algorithm>是所有STL頭檔案中最大的一個（盡管它很好理解），它是由一大堆模版函陣列成的，可以認為每個函式在很大程度上 都是獨立的，其中常用到的功能范圍涉及到比較、交換、查找、遍歷操作、復制、修改、移除、反轉、排序、合并等等，<numeric>體積很 小，只包括幾個在序列上面進行簡單數學運算的模板函式，包括加法和乘法在序列上的一些操作，<functional>中則定義了一些模板類， 用以宣告函式物件，

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

//STL 中的容器 演算法 迭代器
void test01(){
	vector<int> v; //STL 中的標準容器之一 ：動態陣列
	v.push_back(1); //vector 容器提供的插入資料的方法
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(7);
	//迭代器
	vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 回傳指向第一個元素的迭代器
	vector<int>::iterator pEnd = v.end(); //vector 容器提供了 end()方法 回傳指向最后一個元素下一個位置的迭代器
	//通過迭代器遍歷
	while (pStart != pEnd){
		cout << *pStart << " ";
		pStart++;
	}
	cout << endl;
	//演算法 count 演算法 用于統計元素的個數
	int n = count(pStart, pEnd, 5);
	cout << "n:" << n << endl;
}
//STL 容器不單單可以存盤基礎資料型別，也可以存盤類物件
class Teacher
{
public:
	Teacher(int age) :age(age){};
	~Teacher(){};
public:
	int age;
};
void test02(){
	vector<Teacher> v; //存盤 Teacher 型別資料的容器
	Teacher t1(10), t2(20), t3(30);
	v.push_back(t1);
	v.push_back(t2);
	v.push_back(t3);
	vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();
	vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();
	//通過迭代器遍歷
	while (pStart != pEnd){
		cout << pStart->age << " ";
		pStart++;
	}
	cout << endl;
}
//存盤 Teacher 型別指標
void test03(){
	vector<Teacher*> v; //存盤 Teacher 型別指標
	Teacher* t1 = new Teacher(10);
	Teacher* t2 = new Teacher(20);
	Teacher* t3 = new Teacher(30);
	v.push_back(t1);
	v.push_back(t2);
	v.push_back(t3);
	//拿到容器迭代器
	vector<Teacher*>::iterator pStart = v.begin();
	vector<Teacher*>::iterator pEnd = v.end();
	//通過迭代器遍歷
	while (pStart != pEnd){
		cout << (*pStart)->age << " ";
		pStart++;
	}
	cout << endl;
}
//容器嵌套容器 難點
void test04()
{
	vector< vector<int> > v;
	vector<int>v1;
	vector<int>v2;
	vector<int>v3;

	for (int i = 0; i < 5;i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i * 10);
		v3.push_back(i * 100);
	}
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);

	for (vector< vector<int> >::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
	{
		for (vector<int>::iterator subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt ++)
		{
			cout << *subIt << " ";
		}
		cout << endl;
	}
} 
int main(){
	//test01();
	//test02();
	//test03();
	test04();
	system("pause");
	return 0;
}

部分內容來自：

[【C/C++】STL詳解]:( https://blog.csdn.net/qq_42322103/article/details/99685797)

標籤：C++

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