什么是STL
一、STL簡(jiǎn)介
STL（Standard Template Library，標準模板庫)是惠普實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的一系列軟件的統稱(chēng)
。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普實(shí)驗室工作時(shí)所開(kāi)發(fā)
出來(lái)的?，F在雖說(shuō)它主要出現在C++中，但在被引入C++之前該技術(shù)就已經(jīng)存在了很長(cháng)的
一段時(shí)間。
STL的代碼從廣義上講分為三類(lèi)：algorithm（算法）、container（容器）和iterator（
迭代器），幾乎所有的代碼都采用了模板類(lèi)和模版函數的方式，這相比于傳統的由函數
和類(lèi)組成的庫來(lái)說(shuō)提供了更好的代碼重用機會(huì )。在C++標準中，STL被組織為下面的13個(gè)
頭文件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<m
ap>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。以下筆者就簡(jiǎn)單
介紹一下STL各個(gè)部分的主要特點(diǎn)。
二、算法
大家都能取得的一個(gè)共識是函數庫對數據類(lèi)型的選擇對其可重用性起著(zhù)至關(guān)重要的作用
。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)求方根的函數，在使用浮點(diǎn)數作為其參數類(lèi)型的情況下的可重用性肯
定比使用整型作為它的參數類(lèi)性要高。而C++通過(guò)模板的機制允許推遲對某些類(lèi)型的選擇
，直到真正想使用模板或者說(shuō)對模板進(jìn)行特化的時(shí)候，STL就利用了這一點(diǎn)提供了相當多
的有用算法。它是在一個(gè)有效的框架中完成這些算法的——你可以將所有的類(lèi)型劃分為
少數的幾類(lèi)，然后就可以在模版的參數中使用一種類(lèi)型替換掉同一種類(lèi)中的其他類(lèi)型。
STL提供了大約100個(gè)實(shí)現算法的模版函數，比如算法for_each將為指定序列中的每一個(gè)
元素調用指定的函數，stable_sort以你所指定的規則對序列進(jìn)行穩定性排序等等。這樣
一來(lái)，只要我們熟悉了STL之后，許多代碼可以被大大的化簡(jiǎn)，只需要通過(guò)調用一兩個(gè)算
法模板，就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。
算法部分主要由頭文件<algorithm>，<numeric>和<functional>組成。<algorithm>是所
有STL頭文件中最大的一個(gè)（盡管它很好理解），它是由一大堆模版函數組成的，可以認
為每個(gè)函數在很大程度上都是獨立的，其中常用到的功能范圍涉及到比較、交換、查找
、遍歷操作、復制、修改、移除、反轉、排序、合并等等。<numeric>體積很小，只包括
幾個(gè)在序列上面進(jìn)行簡(jiǎn)單數學(xué)運算的模板函數，包括加法和乘法在序列上的一些操作。
<functional>中則定義了一些模板類(lèi)，用以聲明函數對象。
三、容器
在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，數據結構本身的重要性不會(huì )遜于操作于數據結構的算法的重要性
，當程序中存在著(zhù)對時(shí)間要求很高的部分時(shí)，數據結構的選擇就顯得更加重要。
經(jīng)典的數據結構數量有限，但是我們常常重復著(zhù)一些為了實(shí)現向量、鏈表等結構而編寫(xiě)
的代碼，這些代碼都十分相似，只是為了適應不同數據的變化而在細節上有所出入。ST
L容器就為我們提供了這樣的方便，它允許我們重復利用已有的實(shí)現構造自己的特定類(lèi)型
下的數據結構，通過(guò)設置一些模版類(lèi)，STL容器對最常用的數據結構提供了支持，這些模
板的參數允許我們指定容器中元素的數據類(lèi)型，可以將我們許多重復而乏味的工作簡(jiǎn)化
。
容器部分主要由頭文件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack>和<queue>組成
。對于常用的一些容器和容器適配器（可以看作由其它容器實(shí)現的容器），可以通過(guò)下
表總結一下它們和相應頭文件的對應關(guān)系。
數據結構 描述 實(shí)現頭文件
向量(vector) 連續存儲的元素 <vector>
列表(list) 由節點(diǎn)組成的雙向鏈表，每個(gè)結點(diǎn)包含著(zhù)一個(gè)元素 <list>
雙隊列(deque) 連續存儲的指向不同元素的指針所組成的數組 <deque>
集合(set) 由節點(diǎn)組成的紅黑樹(shù)，每個(gè)節點(diǎn)都包含著(zhù)一個(gè)元素，節點(diǎn)之間以某種作用于
元素對的謂詞排列，沒(méi)有兩個(gè)不同的元素能夠擁有相同的次序 <set>
多重集合(multiset) 允許存在兩個(gè)次序相等的元素的集合 <set>
棧(stack) 后進(jìn)先出的值的排列 <stack>
隊列(queue) 先進(jìn)先出的執的排列 <queue>
優(yōu)先隊列(priority_queue) 元素的次序是由作用于所存儲的值對上的某種謂詞決定的的
一種隊列 <queue>
映射(map) 由{鍵，值}對組成的集合，以某種作用于鍵對上的謂詞排列 <map>
多重映射(multimap) 允許鍵對有相等的次序的映射 <map>
四、迭代器
下面要說(shuō)的迭代器從作用上來(lái)說(shuō)是最基本的部分，可是理解起來(lái)比前兩者都要費力一些
（至少筆者是這樣）。軟件設計有一個(gè)基本原則，所有的問(wèn)題都可以通過(guò)引進(jìn)一個(gè)間接
層來(lái)簡(jiǎn)化，這種簡(jiǎn)化在STL中就是用迭代器來(lái)完成的。概括來(lái)說(shuō)，迭代器在STL中用來(lái)將
算法和容器聯(lián)系起來(lái)，起著(zhù)一種黏和劑的作用。幾乎STL提供的所有算法都是通過(guò)迭代器
存取元素序列進(jìn)行工作的，每一個(gè)容器都定義了其本身所專(zhuān)有的迭代器，用以存取容器
中的元素。
迭代器部分主要由頭文件<utility>,<iterator>和<memory>組成。<utility>是一個(gè)很小
的頭文件，它包括了貫穿使用在STL中的幾個(gè)模板的聲明，<iterator>中提供了迭代器使
用的許多方法，而對于<memory>的描述則十分的困難，它以不同尋常的方式為容器中的
元素分配存儲空間，同時(shí)也為某些算法執行期間產(chǎn)生的臨時(shí)對象提供機制,<memory>中的
主要部分是模板類(lèi)allocator，它負責產(chǎn)生所有容器中的默認分配器。
五、對初學(xué)者學(xué)習STL的一點(diǎn)建議
對于之前不太了解STL的讀者來(lái)說(shuō)，上面的文字只是十分概括地描述了一下STL的框架，
對您理解STL的機制乃至使用STL所起到的幫助微乎甚微，這不光是因為深入STL需要對C
++的高級應用有比較全面的了解，更因為STL的三個(gè)部分算法、容器和迭代器三部分是互
相牽制或者說(shuō)是緊密結合的。從概念上講最基礎的部分是迭代器，可是直接學(xué)習迭代器
會(huì )遇到許多抽象枯燥和繁瑣的細節，然而不真正理解迭代器又是無(wú)法直接進(jìn)入另兩部分
的學(xué)習的（至少對剖析源碼來(lái)說(shuō)是這樣）?？梢哉f(shuō)，適應STL處理問(wèn)題的方法是需要花費
一定的時(shí)間的，但是以此為代價(jià)，STL取得了一種十分可貴的獨立性，它通過(guò)迭代器能在
盡可能少地知道某種數據結構的情況下完成對這一結構的運算，所以下決心鉆研STL的朋
友們千萬(wàn)不要被一時(shí)的困難擊倒。其實(shí)STL運用的模式相對統一，只要適應了它，從一個(gè)
STL工具到另一個(gè)工具，都不會(huì )有什么大的變化。
對于STL的使用，也普遍存在著(zhù)兩種觀(guān)點(diǎn)。第一種認為STL的最大作用在于充當經(jīng)典的數
據結構和算法教材，因為它的源代碼涉及了許多具體實(shí)現方面的問(wèn)題。第二種則認為ST
L的初衷乃是為了簡(jiǎn)化設計，避免重復勞動(dòng)，提高編程效率，因此應該是“應用至上”的
，對于源代碼則不必深究。筆者則認為分析源代碼和應用并不矛盾，通過(guò)分析源代碼也
能提高我們對其應用的理解，當然根據具體的目的也可以有不同的側重。
最后要說(shuō)的是，STL是ANSI/ISO C++標準的一部分，所以對于一個(gè)可以有多種C++實(shí)現的
過(guò)程，首先考慮的應該是STL提供的模板（高效且可移植性好），其次才是各個(gè)廠(chǎng)商各自
相應的庫（高效但可移植性不好）以及自己去編寫(xiě)代碼（可移植性好但低效）。
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