[C++] STL简介

简介: [C++] STL简介

一、什么是STL

       STL(Standard Template Library,标准模板库)是一种C++的模板类库,提供了一系列通用的数据结构和算法。STL包括了一些容器(如vector、list、map等)、算法(如排序、搜索等)和迭代器等,可以帮助开发人员快速地实现各种常用的数据结构和算法操作。

二、STL版本

      原始版本

       Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本,本着开源精神,他们声明允许任何人任意 运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码,无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使 用。 HP 版本--所有STL实现版本的始祖。

      P. J. 版本

        由P. J. Plauger开发,继承自HP版本,被Windows Visual C++采用,不能公开或修改,缺陷:可读性比较低, 符号命名比较怪异。

       RW版本

       由Rouge Wage公司开发,继承自HP版本,被C++ Builder 采用,不能公开或修改,可读性一般。

      SGI版本

       由Silicon Graphics Computer Systems,Inc公司开发,继承自HP版 本。被GCC(Linux)采用,可移植性好, 可公开、修改甚至贩卖,从命名风格和编程 风格上看,阅读性非常高。

       我们后面学习STL要阅读部分源代码, 主要参考的就是这个版本。

三、STL组件

       STL共有六大组件:仿函数算法迭代器空间配置器容器配接器。

        容器(Containers)

       用于存储和组织数据。不同的容器具有不同的特性,适用于不同的场景。例如,vector 适合频繁的尾部插入和随机访问;list 适合频繁的插入和删除操作;map 用于根据键快速查找对应的值。

       算法(Algorithms)

       提供了一系列通用的算法,如排序、查找、复制等。这些算法通过迭代器来操作容器中的元素,提高了代码的复用性和可读性。

       迭代器(Iterators)

       是连接容器和算法的桥梁。它们提供了一种统一的访问容器元素的方式,使得算法可以不依赖于具体的容器类型而工作。

       函数对象(Function Objects)

       也称为谓词(Predicates),是可以像函数一样使用的对象。它们可以用于自定义算法的行为,例如自定义排序规则。

       适配器(Adapters)

       用于修改或适配现有的容器、迭代器或函数对象的行为。例如,stackqueue 是对 deque 的适配器,改变了其元素访问和操作的方式。

       分配器(Allocators)

       负责管理内存的分配和释放,为容器提供内存管理的策略。

四、STL容器    

       1、序列式容器(Sequence containers)

       每个元素都有固定位置--取决于插入时机和地点,和元素值无关。

       如:vector、deque、list、stack、queue

       2、关联式容器(Associated containers)

       元素位置取决于特定的排序准则,和插入顺序无关

       如:set、multiset、map、multimap

五、STL重要性

  1. 提高编程效率
  • 提供了一系列经过优化和测试的通用数据结构和算法,如向量(vector)、链表(list)、栈(stack)、队列(queue)、排序算法等。开发人员无需自己从头实现这些常见的功能,节省了大量的时间和精力。
  • 例如,在处理大量数据的排序时,直接使用 STL 中的 sort 函数可以快速实现排序,而不必自己编写复杂的排序代码。
  1. 增强代码的可读性和可维护性
  • STL 采用了统一的接口和命名规范,使得代码更具一致性和可理解性。
  • 当其他人阅读使用 STL 编写的代码时,能够很快明白其意图和功能,降低了代码维护的难度。
  1. 保证代码的质量和稳定性
  • STL 是由 C++ 标准委员会制定和维护的,经过了广泛的测试和验证,具有较高的质量和稳定性。
  • 相比自己实现的数据结构和算法,使用 STL 可以减少错误的发生。
  1. 促进代码的复用
  • 编写的基于 STL 的代码可以在不同的项目和场景中重复使用,提高了代码的价值。
  • 比如一个使用 STL 实现的查找算法,可以在多个相关的程序中直接调用。
  1. 便于代码的优化和移植
  • STL 的实现通常会针对不同的编译器和平台进行优化,能够充分利用硬件特性提高性能。
  • 同时,由于其是标准的一部分,使用 STL 编写的代码在不同的编译器和操作系统上具有更好的移植性。

六、如何学习STL

       网上有句话说:“不懂STL,不要说你会C++”。STL是C++中的优秀作品,有了它的陪伴,许多底层的数据结构 以及算法都不需要自己重新造轮子,站在前人的肩膀上,健步如飞的快速开发。

       那么,我们该如何学习呢?

       《TheC++StandardLibrary》这本书这样写道:

       我曾经把STL(代表泛型技术目前最被广泛运用的一个成熟产品,也是C+标准程序库的绝大成分)的学习比喻为三个境界(或层次):

       第一境界:熟用 STL
       第二境界:了解泛型技术的内涵与 STL的学理乃至实作

       第三境界:扩充STL

       简单总结一下,即:能用明理能扩展 。 也就是要:知行合一。

七、STL缺陷

       1. STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽,上一版靠谱是C++98,中间的C++03基本一些修订。C++11出 来已经相隔了13年,STL才进一步更新。

       2. STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。

       3. STL极度的追求效率,导致内部比较复杂。比如类型萃取,迭代器萃取。

       4. STL的使用会有代码膨胀的问题,比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码,当然这是模板语 法本身导致的。

最后

       我们即将开始STL部分的学习,相信大家学系完后会有爽到飞起这样的感觉!

完!


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