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最新推荐文章于 2024-10-06 17:22:55 发布

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分类专栏： STL 文章标签： stl C++

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本文详细介绍了标准模板库(STL)的六大组件：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器及空间配置器。深入探讨了各种容器的特点及适用场景，如向量、列表和映射等，并列举了常用的STL算法。

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1. STL就是Standard Template Library，标准模板库。

2. 包括container（容器）、algorithm（算法）和iterator（迭代器），容器和算法通过迭代器可以进行无缝连接。

3. STL六大组件:容器（Container）算法（Algorithm）迭代器（Iterator）仿函数（Function object）适配器（Adaptor）空间配置器（allocator）

4. 容器:作为STL的最主要组成部分－－容器，分为向量（vector），双端队列(deque)，表(list)，队列（queue），堆栈(stack)，集合(set)，多重集合(multiset)，映射(map)，多重映射(multimap)。

容器	特性	所在头文件
向量vector	可以用常数时间访问和修改任意元素，在序列尾部进行插入和删除时，具有常数时间复杂度，对任意项的插入和删除就有的时间复杂度与到末尾的距离成正比，尤其对向量头的添加和删除的代价是惊人的高的	<vector>
双端队列deque	基本上与向量相同，唯一的不同是，其在序列头部插入和删除操作也具有常量时间复杂度	<deque>
表list	对任意元素的访问与对两端的距离成正比，但对某个位置上插入和删除一个项的花费为常数时间。	<list>
队列queue	插入只可以在尾部进行，删除、检索和修改只允许从头部进行。按照先进先出的原则。	<queue>
堆栈stack	堆栈是项的有限序列，并满足序列中被删除、检索和修改的项只能是最近插入序列的项。即按照后进先出的原则	<stack>
集合set	由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素，节点之间以某种作用于元素对的谓词排列，没有两个不同的元素能够拥有相同的次序，具有快速查找的功能。但是它是以牺牲插入删除操作的效率为代价的	<set>
多重集合multiset	和集合基本相同，但可以支持重复元素具有快速查找能力	<set>
映射map	由{键，值}对组成的集合，以某种作用于键对上的谓词排列。具有快速查找能力	<map>
多重集合multimap	比起映射，一个键可以对应多了值。具有快速查找能力	<map>

5. 算法部分主要由头文件<algorithm>，<numeric>和<functional>组成。< algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，它是由一大堆模版函数组成的，可以认为每个函数在很大程度上都是独立的，其中常用到的功能范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。<numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数，包括加法和乘法在序列上的一些操作。<functional>中则定义了一些模板类，用以声明函数对象。

6. 迭代器:它的具体实现在<itertator>中，我们完全可以不管迭代器类是怎么实现的，大多数的时候，把它理解为指针是没有问题的（指针是迭代器的一个特例，它也属于迭代器），但是，决不能完全这么做。

迭代器功能

输入迭代器

Input iterator

向前读

Reads forward

istream

输出迭代器

Output iterator

向前写

Writes forward

ostream,inserter

前向迭代器

Forward iterator

向前读写

Read and Writes forward

双向迭代器

Bidirectional iterator

向前向后读写

Read and Writes forward and

backward

list,set,multiset,map,mul

timap

随机迭代器

Random access iterator

随机读写

Read and Write with random

access

vector,deque,array,string

7. 适配器是用来修改其他组件接口的STL组件，是带有一个参数的类模板（这个参数是操作的值的数据类型）。STL定义了3种形式的适配器：容器适配器，迭代器适配器，函数适配器。

8. 容器适配器：包括栈（stack）、队列(queue)、优先(priority_queue)。使用容器适配器，stack就可以被实现为基本容器类型（vector,dequeue,list）的适配。可以把stack看作是某种特殊的vctor,deque或者list容器，只是其操作仍然受到stack本身属性的限制。queue和priority_queue与之类似。容器适配器的接口更为简单，只是受限比一般容器要多。

9. 迭代器适配器：修改为某些基本容器定义的迭代器的接口的一种STL组件。反向迭代器和插入迭代器都属于迭代器适配器，迭代器适配器扩展了迭代器的功能。

10. 函数适配器：通过转换或者修改其他函数对象使其功能得到扩展。这一类适配器有否定器（相当于"非"操作）、绑定器、函数指针适配器。函数对象适配器的作用就是使函数转化为函数对象，或是将多参数的函数对象转化为少参数的函数对象。

11. 仿函数，又或叫做函数对象，是STL六大组件之一；仿函数虽然小，但却极大的拓展了算法的功能，几乎所有的算法都有仿函数版本。例如，查找算法find_if就是对find算法的扩展，标准的查找是两个元素相等就找到了，但是什么是相等在不同情况下却需要不同的定义，如地址相等，地址和邮编都相等，虽然这些相等的定义在变，但算法本身却不需要改变，这都多亏了仿函数。仿函数(functor)又称之为函数对象（function object），其实就是重载了()操作符的struct，没有什么特别的地方。

如以下代码定义了一个二元判断式functor：

struct IntLess
{
bool operator()(int left, int right) const
{
return (left < right);
};
};

为什么要使用仿函数呢？

1).仿函数比一般的函数灵活。

2).仿函数有类型识别，可以作为模板参数。

3).执行速度上仿函数比函数和指针要更快的。

常用算法：

accumulate() 元素累加

adjacent_difference() 相邻元素的差额

adjacent_find() 搜寻相邻的重复元素

binary_search() 二元搜寻

copy() 复制