C++,STL 六大组件:容器、迭代器、算法、函数对象、适配器、分配器

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引言

C++ 标准模板库(Standard Template Library, STL)是泛型编程的典范,其核心思想是通过高度抽象的组件实现数据结构和算法的解耦。STL 的成功离不开其六大核心组件的协同工作:容器(Containers)、迭代器(Iterators)、算法(Algorithms)、函数对象(Functors)、适配器(Adapters)和分配器(Allocators)。这些组件各司其职,共同构建了一个高效、灵活且通用的编程框架。本文将深入解析这六大组件的功能、用法及其相互关系。


一、容器(Containers)

容器是 STL 的基础,用于存储和管理数据集合。所有容器均通过模板实现,支持任意数据类型,且提供统一的操作接口。

主要分类

  1. 顺序容器:

    • vector:动态数组,支持快速随机访问,尾部插入高效。
    • list:双向链表,插入/删除高效,但随机访问性能差。
    • deque:双端队列,支持头部和尾部高效插入。
  2. 关联容器:

    • set/multiset:基于红黑树的有序集合,元素自动排序。
    • map/multimap:键值对集合,键唯一(map)或允许多键(multimap)。
  3. 无序容器:(C++11+)

    • unordered_set/unordered_map:基于哈希表,查询效率接近 O(1)。

示例代码:

#include <vector>
#include <unordered_map>

std::vector<int> nums = {
   1, 2, 3};  // 动态数组
std::unordered_map<std::string, int> wordCount = {
   {
   "apple", 5}, {
   "banana", 3}};  
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