C++ STL(Standard Template Library)是一系列提供各种数据结构和算法的模板库。
标准模板库(STL)是C++编程语言中的一个重要组成部分,它提供了一组通用的类和函数,用于实现数据结构和算法。
STL主要由以下几个部分组成:
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容器(Containers):STL提供了多种容器,如向量(vector)、列表(list)、集合(set)等,用于存储和管理数据。这些容器具有不同的特性和用途,开发者可以根据需要选择适合的容器来存储数据。
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算法(Algorithms):STL包含了许多通用的算法,如排序、搜索、复制、修改等操作。这些算法可以直接应用于STL容器中的数据,从而提高了代码的复用性和可读性。
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迭代器(Iterators):迭代器是STL中用于遍历容器元素的对象。通过迭代器,可以访问和操作容器中的每个元素,实现数据的遍历和处理。
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函数对象(Function Objects):函数对象是一种行为类似函数的对象,它可以没有参数或带有若干参数。任何重载了调用运算符
operator()
的类的对象都满足函数对象的特征。STL中也定义了一些标准的函数对象,用于执行特定的操作。 -
适配器(Adapters):适配器用于修改容器、迭代器或函数对象的接口,以适应不同的需求。STL提供了多种适配器,如容器适配器(用于扩展基本容器)、迭代器适配器(如反向迭代器、插入迭代器等)和函数适配器(用于改变函数对象的接口)。
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分配器(Allocator):负责空间配置与管理,隐藏在容器背后的内存管理工作。STL提供了一个默认的分配器,用户也可以定制自己的分配器,以满足特定的内存管理需求。
STL的设计理念是通过模板类和模板函数的方式提供代码重用机会,使得C++编程语言在拥有强大类库的同时,保持了高度的可扩展性。它大量影响了C++标准程序库,但并非是其的一部分。STL被组织为多个头文件,如<algorithm>
、<deque>
、<functional>
等,这些头文件包含了STL的各种组件和功能。
以下是一些常见的STL组件及其简单说明:
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vector
:动态数组,支持随机访问。 -
list
:双向链表,支持高效的插入和删除。 -
deque
:双端队列,支持前后两端的高效插入和删除。 -
map
:关联数组,基于红黑树实现,用于存储键值对,按键排序。 -
set
:集合,基于红黑树实现,只存储键,不允许重复,按键排序。 -
unordered_map
:哈希表,用于存储键值对,通过哈希函数实现快速查找。 -
unordered_set
:哈希集合,通过哈希函数实现快速查找,不允许重复。 -
stack
:栈,后进先出容器。 -
queue
:队列,先进先出容器。 -
priority_queue
:优先队列,按照优先级排序的队列。 -
algorithm
:提供大量常用算法,如排序、搜索、数据处理等。
示例代码:
#include <vector>
#include <list>
#include <map>
#include <set>
#include <algorithm>
int main() {
// Vector example
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
vec.push_back(6); // Add element to the end
// List example
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
lst.push_front(0); // Add element to the front
// Map example
std::map<int, std::string> m = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};
m[4] = "four"; // Insert or assign a new key-value pair
// Set example
std::set<int> s = {1, 2, 3, 4, 5};
s.insert(6); // Insert an element
// Sorting algorithm example
std::sort(vec.begin(), vec.end()); // Sort a vector
return 0;
}
以上代码展示了vector
、list
、map
、set
的简单使用,以及std::sort
算法的应用。