C++ STL 教程
C++ 标准模板库(Standard Template Library,STL)是一套功能强大的 C++ 模板类和函数的集合,它提供了一系列通用的、可复用的算法和数据结构。
STL 的设计基于泛型编程,这意味着使用模板可以编写出独立于任何特定数据类型的代码。
STL 分为多个组件,包括容器(Containers)、迭代器(Iterators)、算法(Algorithms)、函数对象(Function Objects)和适配器(Adapters)等。
使用 STL 的好处:
- 代码复用:STL 提供了大量的通用数据结构和算法,可以减少重复编写代码的工作。
- 性能优化:STL 中的算法和数据结构都经过了优化,以提供最佳的性能。
- 泛型编程:使用模板,STL 支持泛型编程,使得算法和数据结构可以适用于任何数据类型。
- 易于维护:STL 的设计使得代码更加模块化,易于阅读和维护。
C++ 标准模板库的核心包括以下重要组件组件:
组件 | 描述 |
---|---|
容器(Containers) | 容器是 STL 中最基本的组件之一,提供了各种数据结构,包括向量(vector)、链表(list)、队列(queue)、栈(stack)、集合(set)、映射(map)等。这些容器具有不同的特性和用途,可以根据实际需求选择合适的容器。 |
算法(Algorithms) | STL 提供了大量的算法,用于对容器中的元素进行各种操作,包括排序、搜索、复制、移动、变换等。这些算法在使用时不需要关心容器的具体类型,只需要指定要操作的范围即可。 |
迭代器(iterators) | 迭代器用于遍历容器中的元素,允许以统一的方式访问容器中的元素,而不用关心容器的内部实现细节。STL 提供了多种类型的迭代器,包括随机访问迭代器、双向迭代器、前向迭代器和输入输出迭代器等。 |
函数对象(Function Objects) | 函数对象是可以像函数一样调用的对象,可以用于算法中的各种操作。STL 提供了多种函数对象,包括一元函数对象、二元函数对象、谓词等,可以满足不同的需求。 |
适配器(Adapters) | 适配器用于将一种容器或迭代器适配成另一种容器或迭代器,以满足特定的需求。STL 提供了多种适配器,包括栈适配器(stack adapter)、队列适配器(queue adapter)和优先队列适配器(priority queue adapter)等。 |
这些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。
容器
容器是用来存储数据的序列,它们提供了不同的存储方式和访问模式。
STL 中的容器可以分为三类:
1、序列容器:存储元素的序列,允许双向遍历。
- std::vector:动态数组,支持快速随机访问。
- std::deque:双端队列,支持快速插入和删除。
- std::list:链表,支持快速插入和删除,但不支持随机访问。
2、关联容器:存储键值对,每个元素都有一个键(key)和一个值(value),并且通过键来组织元素。
- std::set:集合,不允许重复元素。
- std::multiset:多重集合,允许多个元素具有相同的键。
- std::map:映射,每个键映射到一个值。
- std::multimap:多重映射,存储了键值对(pair),其中键是唯一的,但值可以重复,允许一个键映射到多个值。
3、无序容器(C++11 引入):哈希表,支持快速的查找、插入和删除。
- std::unordered_set:无序集合。
- std::unordered_multiset:无序多重集合。
- std::unordered_map:无序映射。
- std::unordered_multimap:无序多重映射。
下面的程序演示了向量容器(一个 C++ 标准的模板),它与数组十分相似,唯一不同的是,向量在需要扩展大小的时候,会自动处理它自己的存储需求:
实例
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
vector size = 0 extended vector size = 5 value of vec [0] = 0 value of vec [1] = 1 value of vec [2] = 2 value of vec [3] = 3 value of vec [4] = 4 value of v = 0 value of v = 1 value of v = 2 value of v = 3 value of v = 4
关于上面实例中所使用的各种函数,有几点要注意:
- push_back( ) 成员函数在向量的末尾插入值,如果有必要会扩展向量的大小。
- size( ) 函数显示向量的大小。
- begin( ) 函数返回一个指向向量开头的迭代器。
- end( ) 函数返回一个指向向量末尾的迭代器。
STL 是 C++ 编程中不可或缺的一部分,它极大地扩展了 C++ 的功能,使得程序员能够编写出更加高效、可读性更强的代码。
掌握 STL 的使用对于任何 C++ 程序员来说都是非常重要的。
Jacob
lxj***b@sina.com
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C++ STL 之 vector 的 capacity 和 size 属性区别
size 是当前 vector 容器真实占用的大小,也就是容器当前拥有多少个容器。
capacity 是指在发生 realloc 前能允许的最大元素数,即预分配的内存空间。
当然,这两个属性分别对应两个方法:resize() 和 reserve()。
使用 resize() 容器内的对象内存空间是真正存在的。
使用 reserve() 仅仅只是修改了 capacity 的值,容器内的对象并没有真实的内存空间(空间是"野"的)。
此时切记使用 [] 操作符访问容器内的对象,很可能出现数组越界的问题。
下面用例子进行说明:
运行结果为:(win 10 + VS2010)
注: 对于 reserve(10) 后接着直接使用 [] 访问越界报错(内存是野的),大家可以加一行代码试一下,我这里没有贴出来。
这里直接用[]访问,vector 退化为数组,不会进行越界的判断。此时推荐使用 at(),会先进行越界检查。
Jacob
lxj***b@sina.com
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XianYi
359***7269@qq.com
vector 其实就是一个动态数组,它没有具体的大小,它的大小是在动态分配的,在不确定大小或想省内存的话 vector 是一个不错的选择。
XianYi
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