初步解析C++ STL标准模板库：容器、算法与迭代器

最新推荐文章于 2025-05-28 22:18:33 发布

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分类专栏： C++ 文章标签： c++ 算法开发语言

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初步解析C++ STL标准模板库：容器、算法与迭代器

前言

C++ STL（Standard Template Library，标准模板库）是现代C++编程中不可或缺的一部分，它为开发者提供了高效、灵活且功能强大的数据结构和算法模板。掌握STL的使用，不仅能提升编程效率，还能让代码更加简洁易读。本文将通过三个部分的代码示例，逐步展示STL中容器、算法和迭代器的实际应用，帮助读者更好地理解和掌握这些核心概念。

STL核心组件概述

STL主要由以下几部分组成：

容器（Container）：用于存储数据的结构，如vector、list、map等。
算法（Algorithm）：对容器中的数据进行操作的函数，如sort、find、for_each等。
迭代器（Iterator）：连接容器和算法的桥梁，类似于指针，用于遍历容器中的元素。
仿函数（Function Object）：可以像函数一样调用的对象，用于算法中需要自定义操作的场景。
配接器（Adapter）：用于修改容器或算法行为的工具，如reverse_iterator、back_inserter等。
空间配置器（Allocator）：负责动态分配和释放内存的机制。

第一部分：使用`vector`存储内置数据类型

在这一部分，我们将展示如何使用vector容器存储内置数据类型（如int），并通过迭代器进行遍历和操作。

示例代码

cpp复制

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

static void my_print(int a)
{
    cout << a << "  ";
}

int main()
{
    // vector存放内置数据类型
    vector<int> my_array; // 创建一个vector，用于存储int类型数据
    for (int i = 0; i < 7; i++)
    {
        my_array.push_back(i); // 尾插数据
    }

    // 使用迭代器遍历vector
    vector<int>::iterator arr_begin = my_array.begin(); // 起始迭代器
    vector<int>::iterator arr_end = my_array.end(); // 结束迭代器
    while (arr_begin != arr_end)
    {
        cout << *arr_begin << "  "; // 通过迭代器访问元素
        arr_begin++;
    }
    cout << endl << "----------------------------" << endl;

    // 使用for循环和迭代器遍历vector
    for (vector<int>::iterator i = my_array.begin(); i != my_array.end(); i++)
    {
        cout << *i << "  ";
    }
    cout << endl << "----------------------------" << endl;

    // 使用for_each算法遍历vector
    for_each(my_array.begin(), my_array.end(), my_print);
    cout << endl << "----------------------------" << endl;

    return 0;
}

代码解析

vector<int>：创建了一个用于存储整数的动态数组。
push_back：向vector中添加元素。
迭代器：通过begin()和end()获取迭代器，用于遍历容器中的元素。
for_each算法：通过for_each算法，结合自定义的my_print函数，实现了对容器中每个元素的操作。

第二部分：使用`vector`存储自定义数据类型

在这一部分，我们将展示如何使用vector存储自定义数据类型，并通过迭代器和算法进行操作。

示例代码

cpp复制

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

class my_class
{
public:
    my_class(string name, int age) : m_name(name), m_age(age) {}
    int m_age;
    string m_name;
};

static void class_print(my_class p)
{
    cout << "姓名:" << p.m_name << " " << "年龄:" << p.m_age << endl;
}

int main()
{
    // vector存放自定义数据类型
    vector<my_class> info;
    my_class p1("张三", 19);
    my_class p2("李三", 20);
    my_class p3("王三", 21);
    info.push_back(p1);
    info.push_back(p2);
    info.push_back(p3);

    // 使用迭代器遍历vector
    for (vector<my_class>::iterator itbegin = info.begin(); itbegin != info.end(); itbegin++)
    {
        cout << (*itbegin).m_name << " " << (*itbegin).m_age << endl;
    }
    cout << "----------------------------" << endl;

    // 使用for_each算法遍历vector
    for_each(info.begin(), info.end(), class_print);
    cout << "----------------------------" << endl;

    return 0;
}

代码解析

自定义数据类型：定义了一个my_class类，包含姓名和年龄两个属性。
vector<my_class>：创建了一个用于存储my_class对象的vector。
迭代器访问：通过迭代器访问vector中的每个对象，并打印其属性。
for_each算法：结合自定义的class_print函数，实现了对容器中每个对象的操作。

第三部分：容器嵌套容器

在这一部分，我们将展示如何使用vector嵌套其他容器，形成类似多维数组的结构，并通过嵌套迭代器进行操作。

示例代码

cpp复制

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    // 容器嵌套容器
    vector<vector<int>> v; // 嵌套一个2维数组
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;

    // 填充数据
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        v1.push_back(i + 1);
        v2.push_back(i + 3);
        v3.push_back(i + 2);
        v4.push_back(i * 2);
    }
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    // 打印数据
    for (vector<vector<int>>::iterator vbegin = v.begin(); vbegin != v.end(); vbegin++)
    {
        for (vector<int>::iterator vibegin = vbegin->begin(); vibegin != (*vbegin).end(); vibegin++)
        {
            cout << *vibegin << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    cout << "----------------------------" << endl;

    return 0;
}