C++教程-C++ STL (Standard Template Library)教程

C++ STL (Standard Template Library)教程

C++ STL（标准模板库）是C++标准库的一部分，提供了一组通用的模板类和函数，用于实现不同的数据结构，如数组、链表、树等。

以下是STL中的容器，提供了有关所有容器的详细信息，包括头文件和与它们关联的迭代器类型：

容器	描述	头文件
vector	vector是一个创建动态数组的类，允许在后端进行插入和删除操作。	<vector> 随机访问
list	list是序列容器，允许从任意位置进行插入和删除操作。	<list> 双向访问
deque	deque是双端队列，允许从两端进行插入和删除操作。	<deque> 随机访问
set	set是用于存储唯一集合的关联容器。	<set> 双向访问
multiset	multiset是用于存储非唯一集合的关联容器。	<set> 双向访问
map	map是用于存储唯一键值对的关联容器，即每个键与一个值关联（一对一映射）。	<map> 双向访问
multimap	multimap是用于存储键值对的关联容器，一个键可以与多个值关联。	<map> 双向访问
stack	stack 栈，遵循后进先出（LIFO）原则。	<stack> 无迭代器
queue	队列，遵循先进先出（FIFO）原则。	<queue> 无迭代器
priority_queue	优先队列，始终将最高优先级的元素排在前面。	<queue> 无迭代器

容器分类：

• 序列容器
• 关联容器
• 派生容器

注意：每个容器类都包含一组函数，可用于操作内容。

迭代器

• 迭代器是类似指针的实体，用于访问容器中的各个元素。
• 迭代器顺序地从一个元素移动到另一个元素。这个过程称为遍历容器。

• 迭代器主要包含两个函数：

begin()：成员函数begin()返回指向容器的第一个元素的迭代器。 end()：成员函数end()返回指向容器尾后位置的迭代器。

迭代器类别

迭代器主要分为五个类别：

输入迭代器：

• 输入迭代器是允许程序从容器中读取值的迭代器。 对输入迭代器进行解引用允许从容器中读取一个值，但不会改变该值。
• 输入迭代器是单向迭代器。
• 输入迭代器可以增加，但不能减少。

输出迭代器：

• 输出迭代器类似于输入迭代器，但允许程序修改容器的值，但不能读取。
• 它是单向迭代器。 它是只写迭代器。

前向迭代器：

• 前向迭代器使用++运算符在容器中导航。
• 前向迭代器逐个元素遍历容器。

双向迭代器：

• 双向迭代器类似于前向迭代器，但也可以向后移动。
• 它是双向迭代器。
• 它可以增加和减少。

随机访问迭代器：

• 随机访问迭代器用于访问容器的随机元素。
• 随机访问迭代器具有双向迭代器的所有功能，并且还具有指针加法的额外功能。通过使用指针加法操作，我们可以访问容器的随机元素。

迭代器支持的操作

迭代器	元素访问	读取	写入	递增操作	比较
输入迭代器	->	v = *p		++	==,!=
输出迭代器			*p = v	++
前向迭代器	->	v = *p	*p = v	++	==,!=
双向迭代器	->	v = *p	*p = v	++,--	==,!=
随机访问迭代器	->,[ ]	v = *p	*p = v	++,--,+,-,+=,--=	==,!=,<,>,<=,>=

算法

• 算法是用于处理容器内容的一组函数。
• 要记住的要点：
• 算法提供了约60个算法函数，用于执行复杂的操作。
• 标准算法允许我们同时使用两种不同类型的容器。
• 算法不是容器的成员函数，而是独立的模板函数。
• 算法节省了大量的时间和精力。

STL算法可以分为以下几类：

• 非变动算法：非变动算法是指不改变容器对象中任何值，也不改变元素的顺序的算法。这些算法可用于所有容器对象，并使用前向迭代器。
• 变动算法：变动算法可用于改变容器的值。它们也可以用于改变元素的顺序。
• 排序算法：排序算法是用于对容器中的元素进行排序的修改算法。
• 集合算法：集合算法也称为排序范围算法。该算法用于对容器执行某些功能，极大提高程序的效率。
• 关系算法：关系算法用于处理数值数据。它们主要用于对容器中的所有元素执行数学运算。

函数对象

函数对象是封装在类中的函数，使其看起来像一个对象。函数对象通过使用面向对象的特性（如泛型编程）扩展了常规函数的特性。因此，我们可以说函数对象是一个智能指针，它比普通函数具有许多优点。

以下是函数对象相对于常规函数的优点：

• 函数对象可以具有成员函数和成员属性。
• 函数对象可以在使用之前进行初始化。
• 常规函数只有在签名不同时才能具有不同类型。而函数对象即使在签名相同时也可以具有不同的类型。
• 函数对象比常规函数更快。

函数对象也被称为'functor'（函数对象器）。函数对象是包含至少一个operator()函数定义的对象。这意味着如果我们声明一个类中定义了operator()函数的对象'd'，我们可以将对象'd'用作普通函数。

假设'd'是一个类的对象，可以这样调用operator()函数：

d();

与下面的写法等价：

d.operator()(); 

让我们看一个简单的示例：

#include <iostream> 
using namespace std;

class function_object 
{ 
  public: int operator()(int a, int b) 
  { 
    return a+b; 
  } 
};

int main() 
{ 
  function_object f; 
  int result = f(5,5); 
  cout<<"a和b的相加结果是："<<result;

return 0; 
} 

输出：

a和b的相加结果是：10

在上面的示例中，'f'是一个function_object类的对象，它包含operator()函数的定义。因此，'f'可以被用作普通函数来调用operator()函数。