【C++】STL概述

一、STL基本概念

STL是一个标准模板库，广义上分为：容器、算法、迭代器，STL几乎所有代码都采用模板类或者模板函数，容器和算法之间通过迭代器进行无缝衔接。

二、STL六大组件

STL提供六大组件：容器(Container)、算法（Algorithm）、 迭代器（Iterator）、仿函数（Function object）、适配器（Adaptor）、空间配制器（Allocator）。

1. 容器：如vector、list、deque、set、map等用来存放数据的数据结构，以模板类的方法提供
2. 算法：如sort、find、copy、for_each等用来操作各个容器中数据的模板函数
3. 迭代器：以模板类的形式提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。 迭代器只是表现如同一个指针，C++ 的指针也是一种迭代器。迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符方法的类对象;
4. 仿函数：行为类似与函数，仿函数又称之为函数对象， 其实就是重载了运算符operator()。
5. 适配器：简单的说就是一种接口类，专门用来修改现有类的接口，提供一中新的接口；或调用现有的函数来实现所需要的功能。主要包括3中适配器Container Adaptor、Iterator Adaptor、Function Adaptor。
6. 空间配制器：为STL提供空间配置的系统。其中主要工作包括两部分：
   • 对象的创建与销毁；
   • 内存的获取与释放。

STL六大组件关系：容器通过空间适配器获得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数协助算法完成不同策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

三、STL优点

1. 将数据和操作分离，数据由容器管理，操作则由可定制的算法定义。迭代器在两者之间充当“粘合剂”，使得算法可以和容器交互
2. STL有高可重用性、高性能、高移植性、跨平台的优点
   • 高可重用性：STL几乎所有代码均采用模板类和模板函数实现
   • 高性能：比如使用红黑树的变体实现的map，查找高效

四、STL主要三大组件

1. 容器：根据数据在容器中的排列特性，这些数据分为序列式容器和关联式容器两种

   • 序列式容器强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置，除非用删除或插入的操作改变这个位置例如：vector 容器、deque 容器、list 容器等
   • 关联式容器是非线性的树结构，更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是：在值中选择一个值作为关键字 key，这个关键字对值起到索引的作用，方便查找。set/multiset 容器、map/multimap 容器

2. 算法：分为质变算法和非质变算法

   • 质变算法：即指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等
   • 非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

3. 迭代器：提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

   迭代器种类	提供的操作	功能
   输入迭代器	提供对数据的只读访问	只读，支持++、==、!=
   输出迭代器	提供对数据的只写访问	只写，支持++
   前向迭代器	提供读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、!=
   双向迭代器	提供读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、- -
   随机访问迭代器	提供读写操作，并能以跳跃的方式访问容器的任意数据，是功能最强的迭代器	读 写，支持++、- - 、[n]、-n、<、<=、>、>=