【C++ STL】简述

• C++ 的 STL（ 全称是 Standard Template Library 标准模板库，也叫 泛型库）是一套功能强大的 C++ 模板类，提供了 通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。
• STL的分类
  • 标准函数库： 这个库是由通用的、独立的、不属于任何类的函数组成的。这个函数库继承自 C 语言，C++ 标准库包含了所有的 C 标准库，为了支持类型安全，做了一定的添加和修改。
    • 输入/输出 I/O
    • 字符串和字符处理
    • 数学
    • 时间、日期和本地化
    • 动态分配
    • 其他
    • 宽字符函数
  • 面向对象类库： 这个库是类及其相关函数的集合。标准的 C++ 面向对象类库定义了大量支持一些常见操作的类，比如输入/输出 I/O、字符串处理、数值处理。面向对象类库包含以下内容：
    • 标准的 C++ I/O 类
    • String 类
    • 数值类
    • STL 容器类
    • STL 算法
    • STL 函数对象
    • STL 迭代器
    • STL 分配器
    • 本地化库
    • 异常处理类
    • 杂项支持库
• C++ 标准模板库包括以下 6 个组件（核心是前三个组件），每个组件都带有丰富的预定义函数，帮助我们通过简单的方式处理复杂的任务：

【 1. 容器 】

• 容器就是一些模板类的集合，但和普通模板类不同的是， 容器中封装的是组织数据的方法（也就是数据结构）。
• 序列式容器
  包括 array、vector、list、deque 和 forward_list，其存储的都是 C++ 基本数据类型（诸如 int、double、float、string 等）或使用结构体自定义类型的元素。
• 关联式容器
  关联式容器在存储元素值的同时，还会 为各元素额外再配备一个值，又称为 键，其本质也是一个 C++ 基础数据类型或自定义类型的元素。它的功能是在使用关联式容器的过程中，如果 已知目标元素的键的值，则直接通过该键就可以找到目标元素，而无需再通过遍历整个容器的方式。
• STL 容器种类和功能
  排序容器和哈希容器有时也称为 关联容器 。

【 2. 迭代器 】

• 简单来讲，迭代器和 C++ 的指针非常类似，它可以是需要的任意类型，通过迭代器可以指向容器中的某个元素，如果需要，还可以对该元素进行读/写操作。
• 详见：【C++ STL迭代器】iterator

【 3. 适配器 】

• 我们所说的这个“适配器”，和生活中常见的电源适配器中“适配器”的含义非常接近。我们知道，无论是电脑、手机还是其它电器，充电时都无法直接使用 220V 的交流电，为了方便用户使用，各个电器厂商都会提供一个适用于自己产品的电源线，它可以将 220V 的交流电转换成适合电器使用的低压直流电。
  从用户的角度看，电源线扮演的角色就是将原本不适用的交流电变得适用，因此其又被称为电源适配器。

• 再举一个例子，假设一个代码模块 A，它的构成如下所示：

class A{
public:
   void f1(){}
  void f2(){}
 void f3(){}
 void f4(){}
};

• 现在我们需要设计一个模板 B，但发现，其实只需要组合一下模块 A 中的 f1()、f2()、f3()，就可以实现模板 B 需要的功能。其中 f1() 单独使用即可，而 f2() 和 f3() 需要组合起来使用，如下所示：

class B
{
private:
   A * a;
public:
   void g1()
   {
       a->f1();
   }
   void g2()
   {
       a->f2();
       a->f3();
   }
};

• 可以看到，就如同是电源适配器将不适用的交流电变得适用一样，模板 B 将不适合直接拿来用的模板 A 变得适用了，因此我们可以 将模板 B 称为 B 适配器。

• 容器适配器也是同样的道理，简单的理解 容器适配器，其就是 将不适用的序列式容器（包括 vector、deque 和 list）变得适用。容器适配器的底层实现和模板 A、B 的关系是完全相同的，即通过封装某个序列式容器，并重新组合该容器中包含的成员函数，使其满足某些特定场景的需要。
• 容器适配器本质上还是容器，只不过此容器模板类的实现，利用了大量其它基础容器模板类中已经写好的成员函数。当然，如果必要的话，容器适配器中也可以自创新的成员函数。
• 需要注意的是，STL 中的 容器适配器内部使用的基础容器并不是固定的，用户可以在满足特定条件的多个基础容器中自由选择。
• STL 提供了 3 种容器适配器，分别为 stack 栈适配器、queue 队列适配器以及 priority_queue 优先权队列适配器。其中，各适配器所使用的默认基础容器以及可供用户选择的基础容器，如表 所示。

• 不同场景下，由于不同的序列式容器其底层采用的数据结构不同，因此容器适配器的执行效率也不尽相同。但通常情况下，使用默认的基础容器即可。当然，我们也可以手动修改，具体的修改容器适配器基础容器的方法，后续讲解具体的容器适配器会详细介绍。