STL是C++标准模板库,核心由容器、迭代器、算法、函数对象和适配器组成。1. 容器分序列式(如vector、list)、关联式(如set、map)和无序关联式(如unordered_map);2. 迭代器提供统一访问方式,包括输入、输出、前向、双向和随机访问类型;3. 算法通过迭代器操作数据,支持查找、排序、修改等操作;4. 函数对象和Lambda表达式用于自定义行为;5. 适配器封装现有组件,如stack、queue及反向迭代器。STL实现代码复用与高效设计,是C++开发的关键基础。

STL(Standard Template Library),即标准模板库,是C++中用于实现通用数据结构和算法的一套高效、可复用的组件库。它基于模板技术构建,能够支持不同类型的数据而无需重复编写代码。STL不仅是C++标准库的重要组成部分,也是现代C++编程的核心工具之一。
容器(Containers)
容器是用来存储和管理一组类型相同的数据对象。根据数据组织方式的不同,STL容器分为以下几类:序列式容器:元素按线性顺序存储,可通过位置访问。 vector:动态数组,支持随机访问,尾部插入/删除高效。 deque:双端队列,首尾插入/删除都高效。 list:双向链表,任意位置插入/删除高效,不支持随机访问。 forward_list:单向链表,内存开销更小。 array:固定大小数组,封装了C风格数组。 关联式容器:基于键值进行组织,内部通常使用平衡二叉树实现,有序且查找效率高。 set:存储唯一键的集合,自动排序。 multiset:允许重复键的集合。 map:键值对集合,键唯一,自动按键排序。 multimap:允许重复键的映射。 无序关联容器:基于哈希表实现,查找、插入、删除平均时间复杂度为O(1)。 unordered_set:无序唯一键集合。 unordered_multiset:无序可重复键集合。 unordered_map:无序键值对映射。 unordered_multimap:无序可重复键值对映射。
迭代器(Iterators)
迭代器是STL中用于遍历容器元素的通用指针。它提供了一种统一的方式访问不同容器中的元素,屏蔽了容器内部实现的差异。根据功能可分为五类: 输入迭代器(Input Iterator):只读,单向移动。 输出迭代器(Output Iterator):只写,单向移动。 前向迭代器(Forward Iterator):可多次读写,单向。 双向迭代器(Bidirectional Iterator):list、set等使用,支持++和–。 随机访问迭代器(Random Access Iterator):vector、deque使用,支持+、-、[]等操作。 常用成员函数如 begin()、end() 返回迭代器,用于循环遍历。
算法(Algorithms)
STL提供了大量通用算法,大多数定义在头文件中,通过迭代器操作容器内容,不直接依赖具体容器类型。常见操作包括: 查找:find()、search()、binary_search() 排序:sort()、partial_sort()、stable_sort() 修改:copy()、fill()、replace()、reverse() 数值操作:accumulate()、inner_product()(位于) 集合操作:merge()、set_union()、set_difference() 算法通常以迭代器区间形式传参,例如 sort(v.begin(), v.end())。
函数对象(Function Objects / Functors)与Lambda表达式
函数对象是重载了operator()的类对象,可像函数一样调用。STL中常用于定制算法行为,比如排序规则。预定义函数对象在中,如: plus、less、greater 可用于自定义比较逻辑,例如: sort(v.begin(), v.end(), greater()); C++11起支持Lambda表达式,可内联定义匿名函数,提升代码简洁性: find_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x > 5; });
适配器(Adapters)
适配器是对已有组件的接口进行转换或封装,使其满足新的使用需求。容器适配器: stack:后进先出(LIFO),默认基于deque实现。 queue:先进先出(FIFO),默认基于deque。 priority_queue:优先级队列,基于堆结构,默认使用vector。 迭代器适配器: 反向迭代器:reverse_iterator,通过rbegin()/rend()获取。 插入迭代器:back_inserter、front_inserter等,用于自动扩展容器。 函数适配器:绑定参数或调整函数签名,如bind、not1等(C++11后逐渐被Lambda取代)。
基本上就这些。STL通过容器、迭代器、算法、函数对象和适配器的协同工作,实现了高内聚、低耦合的程序设计模式,极大提升了C++开发效率和代码可靠性。熟练掌握STL是成为合格C++程序员的必要条件。
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