C++STL简介

最新推荐文章于 2025-08-15 18:53:39 发布

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文章标签： c/c++

原文链接：http://www.cnblogs.com/PHREE/p/6527665.html

本文介绍了C++ STL标准模板库的基本概念，包括容器、迭代器、函数对象及算法等核心组件。详细阐述了五种迭代器的区别及应用场景，并讨论了算法的特点与分类。

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一、STL标准模板库简介

STL（Standard Template Library）是C++提供的一组类模板，其中包含容器，迭代器，函数对象和算法。

容器（Container）：用于保存一组数据的单元；
迭代器（Iterator）：用于在容器中移动以指向其中的不同数据，可类比于指针；
函数对象（Function Objects）：作用类似于函数的对象，可以使类对象或函数指针、函数名（函数名起函数指针的作用）；
算法（Algorithm）：用于操作容器中数据的非成员函数。

二、迭代器

可以是对象，也可以是指针。每种STL容器都会提供方法begin() end()返回指向第一个元素和最后一个元素下一个位置的迭代器，可以将end()所指向的位置理解为字符串中的空字符。

语法

vector<double>::iterator pd;
vector<double> scores;
pd=scores.begin();

如果利用C++11的自动类型推断（automatic type deduction），也可以写成下面的形式：

auto pd=scores.begin();

类型

STL中有物种迭代器，分别为：InputIterator、OutputIterator、ForwardIterator、BidirectionalIterator、RandomIAccessterator。

输入迭代器（InputIterator）：需要迭代器能够顺序读取容器中所有元素的值，具体来说通过*操作能够访问元素时能读取的值，通过++（前置）和++（后置）能够改变指向的元素。输入迭代器是一种单项迭代器，只能向前移动，同时并不能保证两次遍历同一个容器对象的顺序是相同的。
输出迭代器（OutputIterator）：与输入迭代器类似，只是用*访问元素的时候不必获得元素的值但需要能够改变元素的值。
前驱迭代器（ForwardIterator）：只能向前移动迭代器，要求遍历一个容器时每次的顺序一致。
双向迭代器（BidirectionalIterator）：具有前驱迭代器的所有性质，并要求能够双向移动迭代器，具体来说通过前置和后置的--操作符。
随机访问迭代器（RandomAcessIterator）：具有双向迭代器的所有性质，并要求能随机访问元素和重载关系运算符。

事实上，以上迭代器之间是一种继承的关系。

为什么需要不同种类的迭代器？

为了让算法对迭代器的要求尽可能少。

操作

所有的迭代器都定义了基本的操作符++，*。

用两个迭代器表示一个范围，例如p1，p2是某种容器的迭代器，则[p1,p2)表示的是从p1开始到p2但不包括p2的元素。

三、算法

特点

①使用模板来支持广泛的数据类型；②使用迭代器来操作容器的对象。

这体现的是算法与数据分离的泛型程序设计思想。因为容器可以容纳各种数据类型，而算法与容器分离，因此算法和容器相互独立，在改变或增添容器或算法时，只需改变自身部分。

因为指针本身就是一种迭代器，所以算法也可以运用于内置数组。

算法分类

STL将算法分成以下几类：

非修改性序列操作（Nonmodifying Sequence Operation ）：如find()，for_each()。
修改性序列操作（Mutating Sequence Operation）：如transform()，random_shuffle()，copy()。
排序和关系操作（Sorting and Relation Operation）：如sort()。
通用数字操作（Generalized Numeric Operation）：如计算部分和，相邻元素之差的算法。

前三类在头文件algorithm中描述，第四种在头文件numeric中描述。

算法属性

从算法的操作结果去向来看可以分成两种：

就地算法（in-place algorithm）：在输入容器中操作而不返回，如sort()；
复制算法（copying algorithm）：不改变输入参数，将操作结果保存至输出容器中并返回一个迭代器，该迭代器指向复制的最后一个值的下一个位置，如copy()。

但是有些算法可以可以同时改变输入容器并返回改变的结果。

在就地算法名后加上_copy可以使用对应的复制算法版本，例如：

template <class  ForwardIterator, class T>
void place (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T & old_value, const T & new_value);

是就地算法，而

template <class InputIterator ,class OutputIterator, class T>
OutputIterator replace_copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, const T & old_value, const T & new_value);

则是复制算法，结果会被复制到result中。

另外若在就地函数后面加入_if则根据条件判断是非复制，例如：

template <class  ForwardIterator, class Predicate, class T>
void place (ForwardIterator first, ForwardIterator last, Predicate pred, const T & old_value, const T & new_value);

若函数应用于old_value的结果是true，则进行复制。