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C++程序库之STL标准模板库

什么是STL?

STL(Standard Template Library),即标准模板库,是一个具有工业强度的,高效的C++程序库。它被容纳于C++标准程序库(C++ Standard Library)中,是ANSI/ISO C++标准中最新的也是极具革命性的一部分。该库包含了诸多在计算机科学领域里所常用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架,高度体现了软件的可复用性。这种现象有些类似于Microsoft Visual C++中的MFC(Microsoft Foundation Class Library),或者是Borland C++ Builder中的VCL(Visual Component Library)。

STL六大组件

Container(容器) 各种基本数据结构

Adapter(适配器) 可改变containers、Iterators或Function object接口的一种组件

Algorithm(算法) 各种基本算法如sort、search…等

Iterator(迭代器) 连接containers和algorithms

Function object(函数对象)

Allocator(分配器)

1、容器(Containers):各种数据结构,如Vector,List,Deque,Set,Map,用来存放数据,STL容器是一种Class Template,就体积而言,这一部分很像冰山载海面的比率。

2、算法(Algorithms):各种常用算法如Sort,Search,Copy,Erase,从实现的角度来看,STL算法是一种Function Templates。

3、迭代器(Iterators):扮演容器与算法之间的胶合剂,是所谓的“泛型指针”,共有五种类型,以及其它衍生变化,从实现的角度来看,迭代器是一种将:Operators*,Operator->,Operator++,Operator–等相关操作予以重载的Class Template。所有STL容器都附带有自己专属的迭代器——是的,只有容器设计者才知道如何遍历自己的元素,原生指针(Native pointer)也是一种迭代器。

4、仿函数(Functors): 行为类似函数,可作为算法的某种策略(Policy),从实现的角度来看,仿函数是一种重载了Operator()的Class 或 Class Template。一般函数指针可视为狭义的仿函数。

5、配接器(适配器)(Adapters):一种用来修饰容器(Containers)或仿函数(Functors)或迭代器(Iterators)接口的东西,例如:STL提供的Queue和Stack,虽然看似容器,其实只能算是一种容器配接器,因为 它们的底部完全借助Deque,所有操作有底层的Deque供应。改变Functor接口者,称为Function Adapter;改变Container接口者,称为Container Adapter;改变Iterator接口者,称为Iterator Adapter。配接器的实现技术很难一言蔽之,必须逐一分析。

6、分配器(Allocators):负责空间配置与管理,从实现的角度来看,配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的Class Template。

从逻辑层次来看,在STL中体现了泛型化程序设计的思想(generic programming),引入了诸多新的名词,比如像需求(requirements),概念(concept),模型(model),容器(container),算法(algorithmn),迭代子(iterator)等。与OOP(object-oriented programming)中的多态(polymorphism)一样,泛型也是一种软件的复用技术。

从实现层次看,整个STL是以一种类型参数化(type parameterized)的方式实现的,这种方式基于一个在早先C++标准中没有出现的语言特性–模板(template)。如果查阅任何一个版本的STL源代码,你就会发现,模板作为构成整个STL的基石是一件千真万确的事情。除此之外,还有许多C++的新特性为STL的实现提供了方便。


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