文章介绍了C++中的模板技术，包括函数模板和类模板，以及它们的特点、使用方式和局限性。同时，讲解了STL（标准模板库）的基本概念，强调了STL在数据结构和算法标准化中的作用，以及容器、算法、迭代器这三大组件的作用和相互关系。文章还提供了vector容器的详细操作示例，如构造、赋值、遍历、容量调整等，并简单提及了set和queue等其他容器。
一、模板
1.模板的概念
模板是泛型编程主要用到的技术。模板就是建立通用的模具，大大提高复用性。就像生活中那种照片、视频的模板，可以直接套用。
c++中主要有两种模板：函数模板和类模板
模板的特点：1.是一个框架，不能直接使用。2.通用性强，但不是万能的。
2.函数模板
作用：建立一个通用模板，其中函数返回类型和形参的类型都可以不具体设置，使用虚拟模板代替
语法：template<typename T>
函数声明或定义
template：声明创建模板，typename：可以用class代替，后面跟着一种数据类型。
T：通用的数据类型，可以替换，一般为大写字母。
eg:
正常实现多个数据交换函数
void swapint(int& a, int& b) {
int temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void swapd(double& a, double& b) {
double temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test() {
int a = 10;
int b = 90;
swapint(a, b);
cout << "a=" << a << " b=" << b << endl;
double c=10.2;
double d=20.3;
swapd(c, d);
cout << "c=" << c << " d=" << d << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}对于每一种类型的数据交换，都要专门写一个函数来实现，而c++中除了本来有的int double等类型以外，还有自定义的数据类型，所以全部都写函数代码量居多，所以这时候使用模板来实现。
模板实现数据交换函数
template<typename T>
void myswap(T& a, T& b) {
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test() {
int a = 10;
int b = 90;
myswap(a, b);
cout << "a=" << a << " b=" << b << endl;
double c=10.2;
double d=20.3;
myswap(c, d);
cout << "c=" << c << " d=" << d << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}这就是具体的实现，减少了代码量还有可读性强。
其中函数模板的使用有两种方式：
直接使用（如上面代码），编译器自动识别类型：函数名（形参）
指定出类型：函数名<指定类型>（形参）
注意：这两种方法都必须确保通用数据类型正确，才能调用。
函数模板和普通函数的区别：主要是是否有自动类型转换
普通函数是有自动类型转换，在函数模板中，如果使用的是直接使用，自动识别类型，是不存在自动类型转换，但是指定出类型时是存在自动类型转换的。
可以通过空模板参数列表 函数名<>（形参） 来强制调用函数模板
函数模板也可以重载。
模板的局限性以及解决：
template<typename T>
void myswap(T& a, T& b) {
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}对于这个函数模板，如果传入的是一个自定义的类person，就会报错，编译器在调用过程无法识别person类=person类的操作，当然可以使用运算符重载解决，但是太过麻烦，可以使用另外一种办法解决，就是具体化参数类型以及函数定义里的内容。
template<>void myswap(person& a, person& b) {
person temp;
temp.one = a.one;
a.one = b.one;
b.one = temp.one;
}3.类模板
作用：建立一个通用类模板，其中类的成员的数据类型都可以不具体设置，使用虚拟模板代替
语法：template<typename T>
类
template：声明创建模板，typename：可以用class代替，后面跟着一种数据类型。
T：通用的数据类型，可以替换，一般为大写字母。
eg:
简单的类模板
template<class A,class B>
class person {
public:
A name;
B age;
void show() {
cout << "name=" << name << "age=" << age << endl;
}
};
void test() {
person<string, int> p;
p.name = "小明";
p.age = 20;
p.show();
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}当有多种类型需要替代时，每一个虚拟类型之间用,隔开。
在创建对象时用指定出类型的方法确定出类型：类名<具体的类型> 对象名
类模板使用没有自动推导类型，但是在类模板在声明时可以有默认类型设置，就像下面代码一样
template<class A,class B=int>在类模板中的成员函数是在被调用时才会创建，而普通的类中的成员函数是一开始就创建好的。
类模板实例化的对象作函数参数的传入方式：
指定传入类型
void test(person<string, int>& p) 参数模板化
template<class T1,class T2>
void test(person<T1, T2>& p) {
}整个类都模板化
template<class T>
void test(T& p) {
}类与继承
当子类继承的父类是一个类模板时，在继承过程中必须指定出数据类型，要不然会报错
class test :public person<string, int> {
};但是如果想灵活指定父类的数据类型，就需要把子类也写成类模板
template<class T1,class T2,class T3>
class test :public person<T2,T3> {
T3 age;
};
void test1() {
test<int, string, int> m;
}T2和T3是继承中指定父类的数据类型，而T1是指定子类自己的数据类，这样就可以灵活应用。
类模板的成员函数类外实现：
template<class T1,class T2>
void person<T1, T2>::show() {
}必须写出作用域，又以为是类模板所以要加上<T1,T2>，但是编译器在这里识别不了T1和T2，所以要加上template<class T1,class T2>。
类模板分文件编写
因为类模板成员函数是在调用时创建，如果声明和实现分文件写，编译器就找不到。
解决方法：1.直接包含.cpp文件
2.声明和实现写在一个文件，并且改后缀为.hpp
全局函数作类模板的友元的实现：
直接在类模板内实现（把函数实现写在类内）
在类外实现，需要提前声明全局函数（在实现类模板前）
二、STL
stl基本概念
STL的产生为了建立数据结构和算法的一套标准。
STL：标准模板库
STL广义上分为容器、算法、迭代器，容器和算法之间通过迭代器无缝衔接
STL几乎所有的代码都使用了函数模板或类模板
STL六大组件
STL大体分为六大组件：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器
容器：各种数据结构，如vector，list,deque等，用来存放数据
算法：各种常用的算法，如sort,find
迭代器：扮演容器和算法之间的胶合剂
仿函数：行为类似函数，可作算法的某种策略
适配器：一种用来修饰容器或仿函数或迭代器接口的东西
空间配置器：负责空间的配置和管理
3.STL中的容器、算法、迭代器
容器
用于存放东西
STL容器就是把运用最广泛的数据结构实现出来
常见的数据结构：数组，链表，队列，栈，集合，映射表等
这些容器分为序列式容器和关联式容器：
序列式容器：强调值的排序。容器中每一个元素都有固定位置
关联式容器：二叉树结构，容器中各元素之间没有严格的物理上的关系
算法
问题的解法。用有限的步骤解决逻辑或数学上的问题，就叫做算法
算法分为质变算法和非质变算法
质变算法：是指运用过程中会更改区间内元素的内容。如拷贝，替换，删除等
非质变算法：是指运用过程中不会更改区间内元素的内容。如查找，计数，遍历等
迭代器
容器和算法之间的粘合剂
提供一种方法，使之能够依序的寻访某个容器内的各个元素，而又不会暴露容器内的内部表达方式
每一个容器都有自己专属的迭代器
迭代器类似于指定，前期可以把迭代器当作指针看
迭代器种类：
常用迭代器种类为：双向迭代器或随机访问迭代器
4.STL中的容器、算法、迭代器初始
容器分为三种：
顺序容器：vetor deque list
关联容器：set map multiset
容器适配器：stack queue priority_queue
vector
概念：vector数据结构和数组非常像，又叫单端数组。
vector与普通数组的区别：数组是静态空间，而vector可以动态拓展（找到更大的空间，把原来空间的东西复制过去并释放原来的空间）
1.vector的构造函数
功能：创建vector容器
函数原型：
·vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
·vector(v.begin() , v.end()); //将v{begin(),end()}区间的元素拷贝给本身
·vector(n,elem); //将n个elem拷贝给本身
·vector(const vetor &vec); //拷贝构造函数
vector存放内置数据类型并遍历这个容器
算法：for_each
迭代器：vector<int>::iterator
创建vector容器：vector<int> v;
向容器插入数据(10)：v.push_back(10);
下面是创建容器、插入数据、遍历容器的简单代码演示：
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>//标准算法头文件
using namespace std;
void myprint(int val) {
cout << val << endl;
}
void test() {
//创建一个vector容器
vector<int> v;
//插入内置数据
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
//通过迭代器访问容器中的数据
//vector<int>::iterator itBegin = v.begin();//起始迭代器，指向容器第一个元素
//vector<int>::iterator itEnd = v.end();//结束迭代器，指向容器最后一个元素的下一个位置
遍历容器
//第一种遍历方式
//while (itBegin != itEnd) {
// cout << *itBegin << endl;
// itBegin++;
//}
//第二种遍历方式
//for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){
// cout << *it << endl;
//}
//第三种遍历方式
for_each(v.begin(), v.end(), myprint);
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
创建vector容器需要包含头文件<vextor>，第三种遍历方式使用的算法需要包含头文件<algorithm>
第三种遍历方式的底层原理如下图
其实就是前面的方法封装成算法。
vector容器存放其他数据类型
vector容器存放自定义数据类型与存放内置数据类型相同。
也可以容器中嵌套容器，类似于二维数组。：vector<vector<int>> v;
在遍历这个容器时要写两个for循环，外层遍历每一个存放int的容器，内层遍历每个容器内的int类型数据
2.vector的赋值操作
功能：给vector容器赋值
函数原型：
·vector& operator=(const vector &vac)； //重载等号操作符，直接=就行
·assign(big,end); //将【big,end】区间的数据拷贝赋值给本身
·assign(n,elem); //将n个elem拷贝赋值给本身
示例：
vector<int> v;
vector<int> v1;
v1 = v;
vector<int> v2;
v2.assign(v.begin(), v.end());
vector<int> v3;
v3.assign(5, 10);3.vector容量和大小
功能：对vector容量和大小的操作
函数原型：
·empty(); //判断容器是否为空，如果为空返回1
·capacity(); //返回容器的容量
·size(); //返回容器中元素的个数
·resize(num); //重新指定容器长度为num，若容器变长，则默认以0填充新位置，若容器变短，则删除末尾位置元素
·resize(num,elem); //重新指定容器长度为num，若容器变长，则默认以elem填充新位置，若容器变短，则删除末尾位置元素
示例：
//创建一个vector容器
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i);
}
if (v.empty()) {
cout << "容器为空" << endl;
}
else {
cout << "容器不为空" << endl;
//输出容器容量
cout << "容器的容量为" << v.capacity() << endl;
//输出容器大小（元素个数）
cout << "容器的大小为" << v.size() << endl;
}
//重新设置容器容量，多余的位置用0补充
v.resize(15);
//重新设置容器容量，多余的位置用10补充
v.resize(15, 10);vector插入和删除
功能：对vector容器进行插入和删除操作
函数原型：
·push_back(a); //尾部插入元素a
·pop_back(); //删除最后一个元素
·insert(const_iterator pos,a); //迭代器指向位置pos插入元素a
·insert(const_iterator pos,int coust,a); //迭代器指向位置pos插入coust个元素a
·erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
·erase(const_iterator start, const_iterator end); //删除迭代器指向的从start到end之间的内容
·clear(); //删除容器中所有元素
示例：
//创建一个vector容器
vector<int> v;
//尾插
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
//尾删
v.pop_back();
//指定位置插入
v.insert(v.begin(), 100);
//指定位置插入多个元素
v.insert(v.begin(),2, 100);
//指定位置删除
v.erase(v.begin());
//指定区间删除与清空容器
v.erase(v.begin(), v.end());
v.clear();vector数据存取
功能：对vector中的数据的存取操作
函数原型：
·at(num); //返回第num个元素的数据
·[num]; //返回第num个元素的数据
·front(); //返回容器中第一个元素的数据
·back(); //返回容器中最后一个元素的数据
示例：
//创建一个vector容器
vector<int> v;
//尾插
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
//打印容器第2个元素的数据
cout << v.at(2) << endl;
cout << v[2] << endl;//类似数组的操作
//打印容器第一个和最后一个元素数据
cout << v.front() << v.back() << endl;vector互换容器
功能：实现两个容器互换
函数原型：
·swap(v1); //将v1与自身的元素互换
函数比较简单。一般使用这个函数来巧妙的减少空间使用。
首先按下面的代码进行容器的元素的减少
//创建一个vector容器
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
v.push_back(i);
}
v.resize(3);一开始的容器大小为1000，容量13000多，而使用resize减少元素数量为3的时候，容器空间（容量）还是13000多。
所以可以使用以下代码来防止这个情况
vector<int>(v).swap(v);代码解析：vector<int> (v) //创建匿名对象，以v的元素大小为容量创建
.swap() //容器交换
这样之后就可以使v的容量和大小都变为3.
vector预留空间
功能：减少vector在动态扩展容量时的扩展次数
函数原型：
·reserve(num); //容器预留num个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问
set/multiset
1.set基本概念
简介：所有元素都会在插入时自动被排序
本质：set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现
set和multiset区别：
·set不允许容器中有重复元素
·multiset允许容器中有重复元素
2.set构造和赋值
功能：创建set容器以及赋值
构造：
·set<T> t; //默认构造函数
·set(const set &st); //拷贝构造函数
赋值：
·set& operator=(const set &st); //重载等号操作符，直接使用=
3.set插入和删除
功能：set容器进行插入和删除数据
函数原型：
·insert(a); //在容器中插入元素a
·clear(); //清除所有元素
·erase(const iterator pos); //删除pos迭代器指向的元素，返回下一个元素的迭代器
·erase(const iterator begin,const iterator end); //删除区间迭代器指向区间（begin,end）中所有元素，返回下一个元素的迭代器
·erase(num); //删除容器中值为num的元素；
set容器的创建赋值删除和遍历示例：
//创建一个vector容器
set<int> s;
for (int i = 10; i < 60; i+=10) {
s.insert(i);
}
通过迭代器访问容器中的数据
//set<int>::iterator itBegin = s.begin();//起始迭代器，指向容器第一个元素
//set<int>::iterator itEnd = s.end();//结束迭代器，指向容器最后一个元素的下一个位置
遍历容器
// //第一种遍历方式
//while (itBegin != itEnd) {
// cout << *itBegin << endl;
// itBegin++;
//}
//第二种遍历方式
//for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++){
// cout << *it << endl;
//}
//第三种遍历方式
for_each(s.begin(), s.end(), myprint);set容器的迭代器和遍历使用的算法和vector是相同的。所以过程也差不多。
4.set大小和交换
功能
：统计set容器大小以及交换set容器
函数原型：
·size(); //返回容器中元素的数目
·empty(); //判断容器是否为空
·swap(st); //交换本身与st容器的元素
每个函数功能和操作和vector容器中的基本上都是一样的，就是唯一一点set容器不支持resize（重新指定大小）。
5.set查找和统计
功能：对set容器进行查找数据和统计数据
函数原型：
·find(key); //查找key是否存在，若存在返回该数据元素的迭代器，若不存在，返回set.end().
·count(key); //统计key的元素个数，返回个数（对于set容器只有0或1，而对于multiset就有不同的结果）
queue
1.queue基本概念
概念：queue是一种先进先出的数据结构（是队列容器），它有两个出口
队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素
队列只有队头和队尾可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为
队列中进数据叫--入队 push
队列中出数据叫--出队 pop
2.queue常用接口
功能：栈容器常用的对外接口
构造函数：
·queue<T> q; //默认构造
·queue(const queue &q); //拷贝构造
赋值操作：
·queue& operator=(const queue& q); //重载等号操作符，直接使用=
数据存取：
·push(a); //往队尾添加元素
·pop(); //从队头移除第一个元素
·back(); //返回最后一个元素
·front(); //返回第一个元素
大小操作：
·empty(); //判读堆栈是否为空
·size(); //返回栈的大小
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