STL标准模板库详解-优快云博客

概念：

STL（Standard Template Library，标准模板库)是惠普实验室开发的一系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。

STL的代码从广义上讲分为三类：algorithm（算法）、Container（容器）和iterator（迭代器），几乎所有的代码都采用了模板类和模版函数的方式，这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。在C++标准中，STL被组织为下面的13个头文件：

<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。

STL共有六大组件

1、容器。2、算法。3、迭代器。4、仿函数。5、迭代适配器 6、适配器。

算法（Algorithm）{是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序，用find()来搜索一个
list中的对象，函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用；
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（尽管它很好理解），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}

容器（Container），是一种数据结构，如list，vector，和deques ，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器；
迭代器（Iterator），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。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，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地方法的类对象；
仿函数（Function object，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
迭代适配器（Adaptor）
空间配制器（allocator）其中主要工作包括两部分1.对象的创建与销毁 2.内存的获取与释放

序列式容器：
vector-数组，元素不够时再重新分配内存，拷贝原来数组的元素到新分配的数组中。
list－双链表。
deque-分配中央控制器map(并非map容器)，map记录着一系列的固定长度的数组的地址.记住这个map仅仅保存的是数组的地址,真正的数据在数组中存放着.deque先从map中央的位置(因为双向队列，前后都可以插入元素)找到一个数组地址，向该数组中放入数据，数组不够时继续在map中找空闲的数组来存数据。当map也不够时重新分配内存当作新的map,把原来map中的内容copy的新map中。所以使用deque的复杂度要大于vector，尽量使用vector。
stack-基于deque。
queue-基于deque。
heap-完全二叉树，使用最大堆排序，以数组(vector)的形式存放。
priority_queue-基于heap。
slist-单向链表。

向量(vector) 连续存储的元素<vector>

列表(list) 由节点组成的双向链表，每个结点包含着一个元素<list>

双队列(deque) 连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组<deque>

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<set>

多重集合(multiset) 允许存在两个次序相等的元素的集合 <set>

栈(stack) 后进先出的值的排列 <stack>

队列(queue) 先进先出的执的排列 <queue>

优先队列(priority_queue) 元素的次序是由作用于所存储的值对上的某种谓词决定的的一种队列 <queue>

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 <map>

多重映射(multimap) 允许键对有相等的次序的映射 <map>

关联式容器：
set,map,multiset,multimap-基于红黑树(RB-tree)，一种加上了额外平衡条件的二叉搜索树。
hash table-散列表。将待存数据的key经过映射函数变成一个数组(一般是vector)的索引，例如：数据的key%数组的大小＝数组的索引(一般文本通过算法也可以转换为数字)，然后将数据当作此索引的数组元素。有些数据的key经过算法的转换可能是同一个数组的索引值(碰撞问题，可以用线性探测，二次探测来解决)，STL是用开链的方法来解决的，每一个数组的元素维护一个list，他把相同索引值的数据存入一个list，这样当list比较短时执行删除，插入，搜索等算法比较快。
hash_map,hash_set,hash_multiset,hash_multimap-基于hash table。

容器的比较：

	Vector	Deque	List	Set	MultiSet	Map	MultiMap
内部结构	dynamic array	array of arrays	double linked list	binary tree	binary tree	binary tree	binary tree
随机存取	Yes	Yes	No	No	No	Yes(key)	No
搜索速度	慢	慢	很慢	快	快	快	快
快速插入移除	尾部	首尾	任何位置	--	--	--	--

迭代器：

常见的一些迭代器类型：iterator、const_iterator、reverse_iterator和const_reverse_iterator

只有顺序容器和关联容器支持迭代器遍历，各容器支持的迭代器的类别如下：

容器	支持的迭代器类别	说明
vector	随机访问	一种随机访问的数组类型，提供了对数组元素进行快速随机访问以及在序列尾部进行快速的插入和删除操作的功能。可以再需要的时候修改其自身的大小
deque	随机访问	一种随机访问的数组类型，提供了序列两端快速进行插入和删除操作的功能。可以再需要的时候修改其自身的大小
list	双向	一种不支持随机访问的数组类型，插入和删除所花费的时间是固定的，与位置无关。
set	双向	一种随机存取的容器，其关键字和数据元素是同一个值。所有元素都必须具有惟一值。
multiset	双向	一种随机存取的容器，其关键字和数据元素是同一个值。可以包含重复的元素。
map	双向	一种包含成对数值的容器，一个值是实际数据值，另一个是用来寻找数据的关键字。一个特定的关键字只能与一个元素关联。
multimap	双向	一种包含成对数值的容器，一个值是实际数据值，另一个是用来寻找数据的关键字。一个关键字可以与多个数据元素关联。
stack	不支持	适配器容器类型，用vector，deque或list对象创建了一个先进后出容器
queue	不支持	适配器容器类型，用deque或list对象创建了一个先进先出容器
priority_queue	不支持	适配器容器类型，用vector或deque对象创建了一个排序队列