初识STL（标准模板库）

news2025/2/25 5:53:45

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什么是STL

STL的版本

STL的六大组件

如何学习STL

STL的优势

STL的缺陷

⭐什么是STL

STL(standard template libaray- 标准模板库 ) ：是 C++ 标准库的重要组成部分 ，不仅是一个可复用的组件库，而且 是一个包罗数据结构与算法的软件框架 。

⭐STL的版本

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。

⭐STL的六大组件

STL大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器。

容器：

容器是用于存储数据的类模板。STL提供了多种不同类型的容器，每种容器都设计用于特定的使用场景，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据，从实现角度来看，STL容器是一种class template。

算法：

STL提供了一系列通用算法，这些算法可以作用于容器中的元素。这些算法大多是与容器类型无关的，包括排序、搜索、修改序列、数值运算等。从实现的角度来看，STL算法是一种function tempalte.

迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂，共有五种类型，从实现角度来看，迭代器是一种将operator* , operator-> , operator++,operator–等指针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，只有容器的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。

仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。从实现角度来看，仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

适配器(配接器)：适配器是特殊类型的容器，它们提供了不同的接口或行为，基于其他容器实现。

空间配置器：负责空间的配置与管理。从实现角度看，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 tempalte.

STL六大组件的交互关系，容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

⭐如何学习STL

简单总结一下：学习STL的三个境界：能用，明理，能扩展 。

⭐STL的优势

高效性：
- STL的数据结构和算法经过精心设计和优化，以保证运行时的高效性。例如，std::vector在尾部添加元素通常是常数时间复杂度，而std::sort算法实现了高效的快速排序算法。
- 这意味着，在执行时间和资源使用上，STL能够提供出色的性能，这对于需要高效处理大量数据的应用程序来说是非常重要的。
复用性：
- STL的组件是模板化的，这意味着它们可以用于不同的数据类型，而不需要为每种数据类型重新实现逻辑。
- 这种设计减少了重复代码，使得开发者能够重用现有的数据结构和算法，加快开发进程并减少错误。
泛型编程：
- 通过模板，STL支持泛型编程，允许开发者编写独立于特定数据类型的代码。这增加了代码的通用性和灵活性。
- 泛型编程还意味着，同一套代码可以适用于多种数据类型，从而提高了代码的复用性和可维护性。
大量的算法：
- STL提供了一系列的标准算法，如排序、搜索、变换等。这些算法可以直接应用于STL容器，极大地提高了开发效率。
- 这些算法的存在减少了开发者需要手动实现这些常见操作的需要，从而可以专注于解决更具体的问题。