STL简介

红太狼 2022-05-27 10:47 299阅读 0赞

本文主要介绍STL的相关知识。

## 1. 概述 ##

STL（Standard Template Library），即标准模板库，惠普实验室开发的一系列软件的统称。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list、vector、set、map等，同时，STL也是算法和其他一些组件的集合。STL现在是C++的一部分，因此不用安装额外的库文件。

**WHY STL：**开发STL的目的是标准化组件，这样就不用重新开发，可以使用现成的组件。

STL是一个标准，只规定了STL的接口，内部实现没有要求。当前STL存在许多实现版本，如PJ STL（被Visual C++采用）、RW STL、SGI STL等。由于SGI STL版本注释丰富，结构清晰，可读性最强，同时它也被GCC采用，所以是现在最流行的STL版本。

## 2. STL组件 ##

STL包括：容器（containers）、迭代器（iterators）、空间配置器（allocator）、配接器/适配器（adapters）、算法（algorithms）、仿函数（functors）六个组件。现分别对这些组件进行介绍。

2.1 容器（containers）

在实际的软件开发过程中，数据结构本身的重要性不逊于（操作于数据结构的）算法的重要性，特别是当程序中存在着对时间要求很高的部分时，数据结构的选择就显得更加重要。

虽然经典的数据结构数量有限，但是我们在日常开发中，常常重复着一些为了实现向量、链表等结构而编写的代码，这些代码都十分相似，只是为了适应不同数据的变化，而在细节上有所出入，这样就带来了重复开发的问题。

STL容器的出现就是为了解决上面的问题。STL容器允许我们重复利用已有的数据结构，构造自己在特定类型下的数据结构，通过设置一些模板类，STL容器对最常用的数据结构提供了支持，这些模板的参数允许我们指定容器中元素的数据类型，可以将我们许多重复而乏味的工作简化。

STL容器作为常用数据结构，大致分为两类：

1）序列容器，即**通过序列化访问的容器**，如vector，list，deque；  
2）关联容器，即**通过键值对访问的容器**，如set，map。

STL容器在实现上，属于类模板（class template）。

STL容器主要由头文件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack>和<queue>组成。

2.2 迭代器（iterators）

迭代器在STL中，用来将算法和容器联系起来，几乎STL提供的所有算法都是通过迭代器存取容器中的元素序列进行工作的。

迭代器可以理解为”一套访问容器的接口“，其行为类似于指针，它为不同算法提供的相对统一的对容器中元素的访问方式，使得设计算法时无需过多地关注数据。

每一个容器都定义了其本身所专有的迭代器，用以存取容器中的元素。

2.3 空间配置器（allocator）

为容器提供空间配置和释放、对象构造和析构的服务。

通常我们可以在代码中用"\#include <memory>"来包含它。

STL空间配置器在实现上，属于类模板（class template）。

2.4 配接器（adapters）

配接器（adapter）：将一种容器修饰为功能不同的另一种容器，如以容器vector为基础，在其上实现stack，stack的行为也是一种容器，这就是一种配接器。除此之外，还有迭代器配接器和仿函数配接器。

2.5 算法（algorithms）

C++通过模板的机制允许推迟对某些类型的选择，直到真正想使用模板或者说对模板进行特化的时候（才对某些类型进行选择）。STL就利用了这C++的这一特点，提供了相当多的有用算法。

STL提供了大约100个实现算法的模版函数，比如算法“for\_each”为指定序列中的每一个元素调用指定的函数；算法“stable\_sort”以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。这样一来，只要我们熟悉了STL之后，许多代码可以被大大的简化，只需要通过调用一两个算法模板，就可以完成所需要的功能，并大大地提升效率。

STL提供一套常用的算法，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。

STL的算法在实现上，可以认为是一种函数模板（function template）。

2.6 仿函数（functors）

STL的仿函数，作为函数使用的对象，用于泛化算法中的操作。