C++基础知识【C++ STL 教程】

C++ 标准模板库（Standard Template Library，STL）是一套功能强大的 C++ 模板类和函数的集合，它提供了一系列通用的、可复用的算法和数据结构。

STL 的设计基于泛型编程，这意味着使用模板可以编写出独立于任何特定数据类型的代码。

STL 分为多个组件，包括容器（Containers）、迭代器（Iterators）、算法（Algorithms）、函数对象（Function Objects）和适配器（Adapters）等。

使用 STL 的好处:

    代码复用：STL 提供了大量的通用数据结构和算法，可以减少重复编写代码的工作。
    性能优化：STL 中的算法和数据结构都经过了优化，以提供最佳的性能。
    泛型编程：使用模板，STL 支持泛型编程，使得算法和数据结构可以适用于任何数据类型。
    易于维护：STL 的设计使得代码更加模块化，易于阅读和维护。

C++ 标准模板库的核心包括以下重要组件组件：

容器

容器是用来存储数据的序列，它们提供了不同的存储方式和访问模式。

STL 中的容器可以分为三类：

1、序列容器：存储元素的序列，允许双向遍历。

    std::vector：动态数组，支持快速随机访问。
    std::deque：双端队列，支持快速插入和删除。
    std::list：链表，支持快速插入和删除，但不支持随机访问。

2、关联容器：存储键值对，每个元素都有一个键（key）和一个值（value），并且通过键来组织元素。

    std::set：集合，不允许重复元素。
    std::multiset：多重集合，允许多个元素具有相同的键。
    std::map：映射，每个键映射到一个值。
    std::multimap：多重映射，允许多个键映射到相同的值。

3、无序容器（C++11 引入）：哈希表，支持快速的查找、插入和删除。

    std::unordered_set：无序集合。
    std::unordered_multiset：无序多重集合。
    std::unordered_map：无序映射。
    std::unordered_multimap：无序多重映射。

下面的程序演示了向量容器（一个 C++ 标准的模板），它与数组十分相似，唯一不同的是，向量在需要扩展大小的时候，会自动处理它自己的存储需求：

实例

1. #include <iostream>
   
2. #include <vector>
   
3. using namespace std;
   
4. 
   
5. int main()
   
6. {
   
7.    // 创建一个向量存储 int
   
8.    vector<int> vec;
   
9.    int i;
   
10. 
    
11.    // 显示 vec 的原始大小
    
12.    cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
    
13. 
    
14.    // 推入 5 个值到向量中
    
15.    for(i = 0; i < 5; i++){
    
16.       vec.push_back(i);
    
17.    }
    
18. 
    
19.    // 显示 vec 扩展后的大小
    
20.    cout << "extended vector size = " << vec.size() << endl;
    
21. 
    
22.    // 访问向量中的 5 个值
    
23.    for(i = 0; i < 5; i++){
    
24.       cout << "value of vec [" << i << "] = " << vec[i] << endl;
    
25.    }
    
26. 
    
27.    // 使用迭代器 iterator 访问值
    
28.    vector<int>::iterator v = vec.begin();
    
29.    while( v != vec.end()) {
    
30.       cout << "value of v = " << *v << endl;
    
31.       v++;
    
32.    }
    
33. 
    
34.    return 0;
    
35. }

复制代码

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

1. vector size = 0
   
2. extended vector size = 5
   
3. value of vec [0] = 0
   
4. value of vec [1] = 1
   
5. value of vec [2] = 2
   
6. value of vec [3] = 3
   
7. value of vec [4] = 4
   
8. value of v = 0
   
9. value of v = 1
   
10. value of v = 2
    
11. value of v = 3
    
12. value of v = 4

复制代码

关于上面实例中所使用的各种函数，有几点要注意：

    push_back( ) 成员函数在向量的末尾插入值，如果有必要会扩展向量的大小。
    size( ) 函数显示向量的大小。
    begin( ) 函数返回一个指向向量开头的迭代器。
    end( ) 函数返回一个指向向量末尾的迭代器。

STL 是 C++ 编程中不可或缺的一部分，它极大地扩展了 C++ 的功能，使得程序员能够编写出更加高效、可读性更强的代码。

掌握 STL 的使用对于任何 C++ 程序员来说都是非常重要的。