简介
标准模板库(英文:Standard Template Library,缩写:STL),是一个C++软件库,其中包含4个组件,分别为算法、容器、函数、迭代器。模板是C++程序设计语言中的一个重要特征,而标准模板库正是基于此特征。标准模板库使得C++编程语言在有了同Java一样强大的类库的同时,保有了更大的可扩展性。STL的目的是标准化组件,这样就不用重新开发,可以使用现成的组件。STL是C++的一部分,因此不用安装额外的库文件。
STL 将“在数据上执行的操作”与“要执行操作的数据分开”,分别以如下概念指代:
容器:包含、放置数据的地方。
迭代器:在容器中指出一个位置、或成对使用以划定一个区域,用来限定操作所涉及到的数据范围。
算法:要执行的操作。
容器
标准模板库包含了序列容器(sequence containers)与关系容器(associative containers)。
序列容器–有序集
vector:
动态数组,兼容C语言数组。vector可以如同数组一样的访问方式,例如使用下标(operator[])运算符,并记得自己的长度信息(size),您也可以使用对象的方式来访问vector(push_back、pop_back)。使用vector可以轻易地定义多维可调整型数组(std::vector<std::vector<…> >)。要使用vector,必须含入vector头文件。vector可在O(1)内完成在末尾插入/移除元素,但在vector中间或开头插入/移除元素,则需要消耗O(n)时间。
list:
list容器是一个有序(Ordered)的数据结构(循序容器),每个元素中存储着上一个元素和下一个元素的地址(指针),因此是一个双向链接的链表。与vector相比,其元素的访问速度较慢,而在已知元素位置的情况下,插入和删除速度较快。STL容器中唯一支持事务语义。
forward_list:单向链表,list的单链表版,去掉了一些操作。
deque: 双端队列,可看做为能在常量时间内完成向开头或结尾插入或删除元素的vector,但是修改之后,其迭代器的有效性就无法得到保障。
array:只能在初始化时指定大小的数组,可视为内置数组的封装。
关联容器–无序集
set:不重复元素的集合。
multiset:跟set具有相同的功能,但允许重复的元素。
map: 关联数组,每个元素含有两个数据项,map将一个数据项映射到另一个数据项中。
multimap: 跟map具有相同功能,但允许重复的键值。
unordered_set
unordered_multiset
unordered_map
unordered_multimap:
分别类似于集合、多重集合、映射、多重映射,但使用哈希表实现。它的键(Keys)没有排序(operator<),相反必须存在一个从键类型到size_t的哈希函数、且要求键之间可以判等(operator==)。自C++11起进入语言标准。
其他类型的容器
bitset:存储系列位类似的固定大小的布尔向量。实现按位运算,没有迭代器,不是序列。可视为std::array<bool, N>。若需要改变序列长度,可用std::vector
valarray:
数值类型的std::vector。牺牲泛型能力而专为数值计算做了优化,例如在数组上的sin操作可对数组内所有数值取正弦。有些实现会对std::valarray应用向量指令等优化手段。
一个观点是里面全是数值类型的valarray才是数学意义上的向量,而可以泛型的vector更该叫array——编程语言中的数组。
迭代器
迭代器是泛化的指针,通过使用迭代器,开发者可以操作数据结构而无需关心其内部实现。根据迭代器的操作方式的不同,迭代器分为五种:
- 输入迭代器
- 输出迭代器
- 前向迭代器
- 双向迭代器
- 随机访问迭代器
算法
STL提供了一些常见 的算法,如排序和搜索等。这些算法与数据结构的实现进行了分离。因此,用于也可对自定义的数据结构使用这些算法,只需让这些自定义的数据结构拥有算法所预期的迭代器。
函数对象
狭义的函数对象即重载了操作符()的类的实例,而广义来讲所有可用 x(…) 形式调用的 x 都可称为函数对象、或曰可调用对象。