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,
stack
和queue
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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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!