STL学习系列之一——标准模板库STL介绍

时间：2021-07-29 13:53:07

库是一系列程序组件的集合，他们可以在不同的程序中重复使用。C++语言按照传统的习惯，提供了由各种各样的函数组成的库，用于完成诸如输入/输出、数学计算等功能。

1. STL介绍

标准模板库STL是当今每个从事C++编程的人需要掌握的技术，所有很有必要总结下

本文将介绍STL并探讨它的三个主要概念：容器、迭代器、算法。

STL的最大特点就是：

数据结构和算法的分离，非面向对象本质。访问对象是通过象指针一样的迭代器实现的；

容器是象链表，矢量之类的数据结构，并按模板方式提供；

算法是函数模板，用于操作容器中的数据。由于STL以模板为基础，所以能用于任何数据类型和结构。

容器可以分为三种主要类型：序列容器、关联容器、容器适配器。

每种STL容器都具有相关联的成员函数，这些成员函数的一个子集在所有的STL容器中都定义了。

STL迭代器的属性和指针类似，程序可以利用迭代器操作STL容器中的元素

STL算法是用于执行常见数据操作的函数，这些操作包括搜索、排序和比较元素，STL提供了大约70种算法，其中大多数算法都使用迭代器来访问容器元素。

1.1   容器简介

容器可以分为三种：序列容器、关联容器、容器适配器。

序列容器：vector deque list

Vector：可从后端执行快速的插入和删除，直接访问任何元素

Deque：从前面或后面执行快速的插入和删除，直接访问任何元素

List：双链表，能在任何地方执行快速的插入和删除

关联容器：set multiset map multimap

Set：执行快速搜索，元素不允许重复

Multiset：执行快速搜索，元素允许重复

Map：一对一映射，元素不允许重复，快速的基于键的搜索

Multimap：一对多映射，元素允许重复，快速的基于键的搜索

容器适配器：stack queue priority_queue

Stack：后进先出

Queue：先进先出

priority_queue：优先级最高的元素总是最先出队

序列容器表示线性数据结构，例如向量和链表；

关联容器是非线性容器，通常能够快速找出保存在容器中的元素。这类容器能够保存值的集合或键/值对；序列容器和关联容器统称为第一类容器。

STL将堆栈和队列实现为容器适配器，使程序以一种受约束的方式看待序列容器。

STL通常可通过模板实现泛型编程，以避免继承和虚函数，获得更好的执行时性能。

1.2   迭代器简介

迭代器在许多方面和指针相同，用于指向第一类容器的元素。

迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法，并且定义了容器中对象的范围。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，迭代器不仅仅是指针，因此你不能认为他们一定具有地址值。例如，一个数组索引，也可以认为是一种迭代器。

迭代器有各种不同的创建方法。程序可能把迭代器作为一个变量创建。一个STL容器类可能为了使用一个特定类型的数据而创建一个迭代器。作为指针，必须能够使用*操作符类获取数据。你还可以使用其他数学操作符如++。典型的，++操作符用来递增迭代器，以访问容器中的下一个对象。如果迭代器到达了容器中的最后一个元素的后面，则迭代器变成past-the-end值。使用一个past-the-end值得指针来访问对象是非法的，就好像使用NULL或为初始化的指针一样。

废话不多说，直接上demo

  1. //利用istream_iterator进行输入，利用ostream_iterator进行输出
  2. //下面程序演示了使用istream_iterator从标准输入进行输入，以及使用ostream_iterator输出到标准输出
  3. #include "stdafx.h"
  4. #include <iostream>
  5. using namespace std;
  6. #include <iterator>
  7. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
  8. {
  9. cout<<"输入2个整数："<<endl;
  10. //下行创建了一个istream_iterator，它能够以一种类型安全的方式从标准输入对象cin提取int值
  11. std::istream_iterator<int> inputInt(cin);
  12. //下行对迭代器inputInt解除引用，并从cin中读出一个整数，然后将它赋予number1
  13. int number1=*inputInt;
  14. ++inputInt;                    //将迭代器inputInt定位到输出流中的下一个值
  15. int number2=*inputInt;         //从inputInt输入下一个整数，并将它赋予number2
  16. //下行创建了一个ostream_iterator，它能够在标准输出对象cout中出入int值
  17. std::ostream_iterator<int> outputInt(cout);
  18. cout<<"和是："<<endl;
  19. *outputInt=number1+number2; //将number1和number2的和赋予*outputInt
  20. cout<<endl;
  21. system("pause");
  22. return 0;
  23. }

1.3   算法简介

STL算法能用于各种容器。STL提供的许多算法，大量用于操作容器，插入、删除、搜索、排序以及其他算法，都适合于部分或者所有的STL容器。

STL的实现非常简单。到目前为止，类的设计者都将算法作为容器的成员函数，使算法和容器相关联。STL采用不同的方法，STL的算法和容器是分离的，它只是间接地通过迭代器操作容器的元素。

STL算法能够用于STL容器以及基于指针的、C风格的数组。

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