本文以L(fǎng)ist容器為例子，介紹了STL的基本內容，從容器到迭代器，再到普通函數，而且例子豐富，通俗易懂。不失為STL的入門(mén)文章，新手不容錯過(guò)!
這篇文章是關(guān)于C++語(yǔ)言的一個(gè)新的擴展——標準模板庫的（Standard Template Library），也叫STL。
當我第一次打算寫(xiě)一篇關(guān)于STL的文章的時(shí)候，我不得不承認我當時(shí)低估了這個(gè)話(huà)題的深度和廣度。有很多內容要含蓋，也有很多詳細描述STL的書(shū)。因此我重新考慮了一下我原來(lái)的想法。我為什么要寫(xiě)這篇文章，又為什么要投稿呢？這會(huì )有什麼用呢？有再來(lái)一篇關(guān)于STL的文章的必要嗎？
當我翻開(kāi)Musser and Saini的頁(yè)時(shí)，我看到了編程時(shí)代在我面前消融。我能看到深夜消失了， 目標軟件工程出現了。我看到了可維護的代碼。一年過(guò)去了，我使用STL寫(xiě)的軟件仍然很容易維護。 讓人吃驚的是其他人可以沒(méi)有我而維護的很好！
然而，我也記得在一開(kāi)始的時(shí)候很難弄懂那些技術(shù)術(shù)語(yǔ)。一次，我買(mǎi)了Musser&Saini，每件事都依次出現，但是在那以前我最渴望得到的東西是一些好的例子。
當我開(kāi)始的時(shí)候，作為C++一部分的Stroustrup還沒(méi)出來(lái)，它覆蓋了STL。
因此我想寫(xiě)一篇關(guān)于一個(gè)STL程序員的真實(shí)生活的文章可能會(huì )有用。如果我手上有一些好的例子的話(huà)，特別是象這樣的新題目，我會(huì )學(xué)的更快。
另外一件事是STL應該很好用。因此，理論上說(shuō)，我們應該可以馬上開(kāi)始使用STL。
什麼是STL呢？STL就是Standard Template Library，標準模板庫。這可能是一個(gè)歷史上最令人興奮的工具的最無(wú)聊的術(shù)語(yǔ)。從根本上說(shuō)，STL是一些“容器”的集合，這些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其他一些組件的集合。這里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聰明人很多年的杰作。
STL的目的是標準化組件，這樣你就不用重新開(kāi)發(fā)它們了。你可以?xún)H僅使用這些現成的組件。STL現在是C++的一部分，因此不用額外安裝什麼。它被內建在你的編譯器之內。因為STL的list是一個(gè)簡(jiǎn)單的容器，所以我打算從它開(kāi)始介紹STL如何使用。如果你懂得了這個(gè)概念，其他的就都沒(méi)有問(wèn)題了。另外，list容器是相當簡(jiǎn)單的，我們會(huì )看到這一點(diǎn)。
這篇文章中我們將會(huì )看到如何定義和初始化一個(gè)list，計算它的元素的數量，從一個(gè)list里查找元素，刪除元素，和一些其他的操作。要作到這些，我們將會(huì )討論兩個(gè)不同的算法，STL通用算法都是可以操作不止一個(gè)容器的，而list的成員函數是list容器專(zhuān)有的操作。
這是三類(lèi)主要的STL組件的簡(jiǎn)明綱要。STL容器可以保存對象，內建對象和類(lèi)對象。它們會(huì )安全的保存對象，并定義我們能夠操作的這個(gè)對象的接口。放在蛋架上的雞蛋不會(huì )滾到桌上。它們很安全。因此，在STL容器中的對象也很安全。我知道這個(gè)比喻聽(tīng)起來(lái)很老土，但是它很正確。
STL算法是標準算法，我們可以把它們應用在那些容器中的對象上。這些算法都有很著(zhù)名的執行特性。它們可以給對象排序，刪除它們，給它們記數，比較，找出特殊的對象，把它們合并到另一個(gè)容器中，以及執行其他有用的操作。
STL iterator就象是容器中指向對象的指針。STL的算法使用iterator在容器上進(jìn)行操作。Iterator設置算法的邊界 ，容器的長(cháng)度，和其他一些事情。舉個(gè)例子，有些iterator僅讓算法讀元素，有一些讓算法寫(xiě)元素，有一些則兩者都行。 Iterator也決定在容器中處理的方向。
你可以通過(guò)調用容器的成員函數begin()來(lái)得到一個(gè)指向一個(gè)容器起始位置的iterator。你可以調用一個(gè)容器的 end() 函數來(lái)得到過(guò)去的最后一個(gè)值（就是處理停在那的那個(gè)值）。
這就是STL所有的東西，容器、算法、和允許算法工作在容器中的元素上的iterator。 算法以合適、標準的方法操作對象，并可通過(guò)iterator得到容器精確的長(cháng)度。一旦做了這些，它們就在也不會(huì )“跑出邊界”。 還有一些其他的對這些核心組件類(lèi)型有功能性增強的組件，例如函數對象。我們將會(huì )看到有關(guān)這些的例子，現在 ，我們先來(lái)看一看STL的list。
我們可以象這樣來(lái)定義一個(gè)STL的list：
#include <string>#include <list>int main (void){ list<string> Milkshakes;return 0;}這就行了，你已經(jīng)定義了一個(gè)list。簡(jiǎn)單嗎？list<string> Milkshakes這句是你聲明了list<string>模板類(lèi) 的一個(gè)實(shí)例，然后就是實(shí)例化這個(gè)類(lèi)的一個(gè)對象。但是我們別急著(zhù)做這個(gè)。在這一步其實(shí)你只需要知道你定義了 一個(gè)字符串的list。你需要包含提供STL list類(lèi)的頭文件。我用gcc 2.7.2在我的Linux上編譯這個(gè)測試程序，例如：
g++ test1.cpp -o test1
注意iostream.h這個(gè)頭文件已經(jīng)被STL的頭文件放棄了。這就是為什么這個(gè)例子中沒(méi)有它的原因。
現在我們有了一個(gè)list，我們可以看實(shí)使用它來(lái)裝東西了。我們將把一個(gè)字符串加到這個(gè)list里。有一個(gè)非常 重要的東西叫做list的值類(lèi)型。值類(lèi)型就是list中的對象的類(lèi)型。在這個(gè)例子中,這個(gè)list的值類(lèi)型就是字符串,string ， 這是因為這個(gè)list用來(lái)放字符串。
#include <string>#include <list>int main (void){ list<string> Milkshakes; Milkshakes.push_back("Chocolate"); Milkshakes.push_back("Strawberry"); Milkshakes.push_front("Lime"); Milkshakes.push_front("Vanilla");return 0;}我們現在有個(gè)4個(gè)字符串在list中。list的成員函數push_back()把一個(gè)對象放到一個(gè)list的后面，而 push_front()把對象放到前面。我通常把一些錯誤信息push_back()到一個(gè)list中去，然后push_front()一個(gè)標題到list中， 這樣它就會(huì )在這個(gè)錯誤消息以前打印它了。
知道一個(gè)list是否為空很重要。如果list為空，empty()這個(gè)成員函數返回真。 我通常會(huì )這樣使用它。通篇程序我都用push_back()來(lái)把錯誤消息放到list中去。然后，通過(guò)調用empty() 我就可以說(shuō)出這個(gè)程序是否報告了錯誤。如果我定義了一個(gè)list來(lái)放信息，一個(gè)放警告，一個(gè)放嚴重錯誤， 我就可以通過(guò)使用empty()輕易的說(shuō)出到底有那種類(lèi)型的錯誤發(fā)生了。
我可以整理這些list，然后在打印它們之前，用標題來(lái)整理它們，或者把它們排序成類(lèi)。
這是我的意思：
/*|| Using a list to track and report program messages and status */#include <iostream.h>#include <string>#include <list>int main (void){ #define OK 0 #define INFO 1 #define WARNING 2 int return_code; list<string> InfoMessages; list<string> WarningMessages; // during a program these messages are loaded at various points InfoMessages.push_back("Info: Program started"); // do work... WarningMessages.push_back("Warning: No Customer records have been found"); // do work... return_code = OK; if (!InfoMessages.empty()) { // there were info messages InfoMessages.push_front("Informational Messages:"); // ... print the info messages list, we‘ll see how later return_code = INFO; } if (!WarningMessages.empty()) { // there were warning messages WarningMessages.push_front("Warning Messages:"); // ... print the warning messages list, we‘ll see how later return_code = WARNING; } // If there were no messages say so. if (InfoMessages.empty() && WarningMessages.empty()) { cout << "There were no messages " << endl; } return return_code;}我們想要遍歷一個(gè)list，比如打印一個(gè)中的所有對象來(lái)看看list上不同操作的結果。要一個(gè)元素一個(gè)元素的遍歷一個(gè)list， 我們可以這樣做：
/*|| How to print the contents of a simple STL list. Whew! */#include <iostream.h>#include <string>#include <list>int main (void){ list<string> Milkshakes; list<string>::iterator MilkshakeIterator; Milkshakes.push_back("Chocolate"); Milkshakes.push_back("Strawberry"); Milkshakes.push_front("Lime"); Milkshakes.push_front("Vanilla"); // print the milkshakes Milkshakes.push_front("The Milkshake Menu"); Milkshakes.push_back("*** Thats the end ***"); for (MilkshakeIterator=Milkshakes.begin(); MilkshakeIterator!=Milkshakes.end(); ++MilkshakeIterator){ // dereference the iterator to get the element cout << *MilkshakeIterator << endl; } }這個(gè)程序定義了一個(gè)iterator，MilkshakeIterator。我們把它指向了這個(gè)list的第一個(gè)元素。 這可以調用Milkshakes.begin()來(lái)作到，它會(huì )返回一個(gè)指向list開(kāi)頭的iterator。然后我們把它和Milkshakes.end()的 返回值來(lái)做比較，當我們到了那兒的時(shí)候就停下來(lái)。
容器的end()函數會(huì )返回一個(gè)指向容器的最后一個(gè)位置的iterator。當我們到了那里，就停止操作。 我們不能不理容器的end()函數的返回值。我們僅知道它意味著(zhù)已經(jīng)處理到了這個(gè)容器的末尾，應該停止處理了。 所有的STL容器都要這樣做。
在上面的例子中，每一次執行for循環(huán)，我們就重復引用iterator來(lái)得到我們打印的字符串。
在STL編程中，我們在每個(gè)算法中都使用一個(gè)或多個(gè)iterator。我們使用它們來(lái)存取容器中的對象。 要存取一個(gè)給定的對象，我們把一個(gè)iterator指向它，然后間接引用這個(gè)iterator。
這個(gè)list容器，就象你所想的，它不支持在iterator加一個(gè)數來(lái)指向隔一個(gè)的對象。 就是說(shuō)，我們不能用Milkshakes.begin()+2來(lái)指向list中的第三個(gè)對象，因為STL的list是以雙鏈的list來(lái)實(shí)現的， 它不支持隨機存取。vector和deque(向量和雙端隊列)和一些其他的STL的容器可以支持隨機存取。
上面的程序打印出了list中的內容。任何人讀了它都能馬上明白它是怎麼工作的。它使用標準的iterator和標準 的list容器。沒(méi)有多少程序員依賴(lài)它里面裝的東西， 僅僅是標準的C++。這是一個(gè)向前的重要步驟。這個(gè)例子使用STL使我們的軟件更加標準。
使用STL list和 iterator，我們要初始化、比較和給iterator增量來(lái)遍歷這個(gè)容器。STL通用的for_each 算法能夠減輕我們的工作。
/*|| How to print a simple STL list MkII*/#include <iostream.h>#include <string>#include <list>#include <algorithm>PrintIt (string& StringToPrint) { cout << StringToPrint << endl;}int main (void) { list<string> FruitAndVegetables; FruitAndVegetables.push_back("carrot"); FruitAndVegetables.push_back("pumpkin"); FruitAndVegetables.push_back("potato"); FruitAndVegetables.push_front("apple"); FruitAndVegetables.push_front("pineapple"); for_each (FruitAndVegetables.begin(), FruitAndVegetables.end(), PrintIt);}在這個(gè)程序中我們使用STL的通用算法for_each()來(lái)遍歷一個(gè)iterator的范圍，然后調用PrintIt()來(lái)處理每個(gè)對象。 我們不需要初始化、比較和給iterator增量。for_each()為我們漂亮的完成了這些工作。我們執行于對象上的 操作被很好的打包在這個(gè)函數以外了，我們不用再做那樣的循環(huán)了，我們的代碼更加清晰了。
for_each算法引用了iterator范圍的概念，這是一個(gè)由起始iterator和一個(gè)末尾iterator指出的范圍。 起始iterator指出操作由哪里開(kāi)始，末尾iterator指明到哪結束，但是它不包括在這個(gè)范圍內。
STL的通用算法count()和count_it()用來(lái)給容器中的對象記數。就象for_each()一樣，count()和count_if() 算法也是在iterator范圍內來(lái)做的。
讓我們在一個(gè)學(xué)生測驗成績(jì)的list中來(lái)數一數滿(mǎn)分的個(gè)數。這是一個(gè)整型的List。
/*|| How to count objects in an STL list*/#include <list>#include <algorithm>#int main (void){ list<int> Scores;# Scores.push_back(100); Scores.push_back(80); Scores.push_back(45); Scores.push_back(75); Scores.push_back(99); Scores.push_back(100);# int NumberOf100Scores(0); count (Scores.begin(), Scores.end(), 100, NumberOf100Scores);# cout << "There were " << NumberOf100Scores << " scores of 100" << endl;}count()算法統計等于某個(gè)值的對象的個(gè)數。上面的例子它檢查list中的每個(gè)整型對象是不是100。每次容器中的對象等于100，它就給NumberOf100Scores加1。這是程序的輸出：
There were 2 scores of 100
count_if()是count()的一個(gè)更有趣的版本。他采用了STL的一個(gè)新組件，函數對象。count_if() 帶一個(gè)函數對象的參數。函數對象是一個(gè)至少帶有一個(gè)operator()方法的類(lèi)。有些STL算法作為參數接收 函數對象并調用這個(gè)函數對象的operator()方法。
函數對象被約定為STL算法調用operator時(shí)返回true或false。它們根據這個(gè)來(lái)判定這個(gè)函數。舉個(gè)例子會(huì ) 說(shuō)的更清楚些。count_if()通過(guò)傳遞一個(gè)函數對象來(lái)作出比count()更加復雜的評估以確定一個(gè)對象是否應該被 記數。在這個(gè)例子里我們將數一數牙刷的銷(xiāo)售數量。我們將提交包含四個(gè)字符的銷(xiāo)售碼和產(chǎn)品說(shuō)明的銷(xiāo)售記錄。
/*|| Using a function object to help count things*/#include <string>#include <list>#include <algorithm>const string ToothbrushCode("0003");class IsAToothbrush{public: bool operator() ( string& SalesRecord ){ return SalesRecord.substr(0,4)==ToothbrushCode; } };int main (void){ list<string> SalesRecords; SalesRecords.push_back("0001 Soap"); SalesRecords.push_back("0002 Shampoo"); SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush"); SalesRecords.push_back("0004 Toothpaste"); SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush"); int NumberOfToothbrushes(0); count_if (SalesRecords.begin(), SalesRecords.end(), IsAToothbrush(), NumberOfToothbrushes); cout << "There were " << NumberOfToothbrushes << " toothbrushes sold" << endl;}這是這個(gè)程序的輸出：
There were 2 toothbrushes sold
這個(gè)程序是這樣工作的：定義一個(gè)函數對象類(lèi)IsAToothbrush，這個(gè)類(lèi)的對象能判斷出賣(mài)出的是否是牙刷 。如果這個(gè)記錄是賣(mài)出牙刷的記錄的話(huà)，函數調用operator()返回一個(gè)true，否則返回false。
count_if()算法由第一和第二兩個(gè)iterator參數指出的范圍來(lái)處理容器對象。它將對每個(gè) IsAToothbrush()返回true的容器中的對象增加NumberOfToothbrushes的值。
最后的結果是NumberOfToothbrushes這個(gè)變量保存了產(chǎn)品代碼域為"0003"的記錄的個(gè)數，也就是牙刷的個(gè)數。
注意count_if()的第三個(gè)參數IsAToothbrush()，它是由它的構造函數臨時(shí)構造的一個(gè)對象。你可以把IsAToothbrush類(lèi)的一個(gè)臨時(shí)對象 傳遞給count_if()函數。count_if()將對該容器的每個(gè)對象調用這個(gè)函數。
我們可以更進(jìn)一步的研究一下函數對象。假設我們需要傳遞更多的信息給一個(gè)函數對象。我們不能通過(guò) 調用operator來(lái)作到這點(diǎn)，因為必須定義為一個(gè)list的中的對象的類(lèi)型。 然而我們通過(guò)為IsAToothbrush指出一個(gè)非缺省的構造函數就可以用任何我們所需要的信息來(lái)初始化它了。 例如，我們可能需要每個(gè)牙刷有一個(gè)不定的代碼。我們可以把這個(gè)信息加到下面的函數對象中：
/*|| Using a more complex function object*/#include <iostream.h>#include <string>#include <list>#include <algorithm>class IsAToothbrush{public: IsAToothbrush(string& InToothbrushCode) : ToothbrushCode(InToothbrushCode) {} bool operator() (string& SalesRecord){ return SalesRecord.substr(0,4)==ToothbrushCode;} private: string ToothbrushCode; };int main (void){ list<string> SalesRecords; SalesRecords.push_back("0001 Soap"); SalesRecords.push_back("0002 Shampoo"); SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush"); SalesRecords.push_back("0004 Toothpaste"); SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush"); string VariableToothbrushCode("0003"); int NumberOfToothbrushes(0); count_if (SalesRecords.begin(), SalesRecords.end(), IsAToothbrush(VariableToothbrushCode), NumberOfToothbrushes); cout << "There were " << NumberOfToothbrushes << " toothbrushes matching code " << VariableToothbrushCode << " sold" << endl;}程序的輸出是：
There were 2 toothbrushes matching code 0003 sold
這個(gè)例子演示了如何向函數對象傳遞信息。你可以定義任意你想要的構造函數，你可以再函數對象中做任何你 想做的處理，都可以合法編譯通過(guò)。
你可以看到函數對象真的擴展了基本記數算法。
到現在為止，我們都學(xué)習了：
我選用這些例子來(lái)演示list的一般操作。如果你懂了這些基本原理，你就可以毫無(wú)疑問(wèn)的使用STL了 建議你作一些練習。我們現在用一些更加復雜的操作來(lái)擴展我們的知識，包括list成員函數和STL通用算法。
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