一、基本概念

STL（Standard Template Library，標準模板庫)是惠普實驗室開發(fā)的一系列軟件的統(tǒng)稱?，F(xiàn)然主要出現(xiàn)在C++中，但在被引入C++之前該技術(shù)就已經(jīng)存在了很長的一段時間。

STL的從廣義上講分為三類：algorithm（算法）、container（容器）和iterator（迭代器），容器和算法通過迭代器可以進行無縫地連接。幾乎所有的代碼都采 用了模板類和模板函數(shù)的方式，這相比于傳統(tǒng)的由函數(shù)和類組成的庫來說提供了更好的代碼重用機會。

在C++標準中，STL 就位于各個 C++ 的頭文件中，即它并非以二進制代碼的形式提供，而是以源代碼的形式提供。STL被組織為下面的13個頭文 件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack> 和<utility>。

STL詳細的說六大組件：

1. 容器：各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如vector、list、deque、set、map等,用來存放數(shù)據(jù)，從實現(xiàn)角度來看，STL容器是一種class template。
2. 算法：各種常用的算法，如sort、find、copy、for_each。從實現(xiàn)的角度來看，STL算法是一種function tempalte.
3. 迭代器：扮演了容器與算法之間的膠合劑，共有五種類型，從實現(xiàn)角度來看，迭代器是一種將operator* , operator-> , operator++,operator–等指針相關(guān)操作予以重載的class template. 所有STL容器都附帶有自己專屬的迭代器，只有容器的設(shè)計者才知道如何遍歷自己的元素。原生指針(native pointer)也是一種迭代器。
4. 仿函數(shù)：行為類似函數(shù)，可作為算法的某種策略。從實現(xiàn)角度來看，仿函數(shù)是一種重載了operator()的class 或者class template
5. 適配器：一種用來修飾容器或者仿函數(shù)或迭代器接口的東西。
6. 空間配置器：負責空間的配置與管理。從實現(xiàn)角度看，配置器是一個實現(xiàn)了動態(tài)空間配置、空間管理、空間釋放的class tempalte.

STL六大組件的交互關(guān)系，容器通過空間配置器取得數(shù)據(jù)存儲空間，算法通過迭代器存儲容器中的內(nèi)容，仿函數(shù)可以協(xié)助算法完成不同的策略的變化，適配器可以修飾仿函數(shù)

二、STL優(yōu)點

1）STL是C++的一部分，因此不用額外安裝什么，它被內(nèi)建在你的編譯器之內(nèi)。

2）STL的一個重要特點是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的分離。盡管這是個簡單的概念，但是這種分離確實使得STL變得非常通用。

例如，在STL的vector容器中，可以放入元素、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型變量、元素的地址；

STL的sort()函數(shù)可以用來操作vector,list等容器。

3） 程序員可以不用思考STL具體的實現(xiàn)過程，只要能夠熟練使用STL就OK了。這樣他們就可以把精力放在程序開發(fā)的別的方面。

4） STL具有高可重用性，高性能，高移植性，跨平臺的優(yōu)點。

• 高可重用性：STL中幾乎所有的代碼都采用了模板類和模版函數(shù)的方式實現(xiàn)，這相比于傳統(tǒng)的由函數(shù)和類組成的庫來說提供了更好的代碼重用機會。關(guān)于模板的知識，已經(jīng)給大家介紹了。
• 高性能：如map可以高效地從十萬條記錄里面查找出指定的記錄，因為map是采用紅黑樹的變體實現(xiàn)的。(紅黑樹是平橫二叉樹的一種)
• 高移植性：如在項目A上用STL編寫的模塊，可以直接移植到項目B上。
• 跨平臺：如用windows的Visual Studio編寫的代碼可以在Mac OS的XCode上直接編譯。

5） 程序員可以不用思考STL具體的實現(xiàn)過程，只要能夠熟練使用STL就OK了。這樣他們就可以把精力放在程序開發(fā)的別的方面。

6） 了解到STL的這些好處，我們知道STL無疑是最值得C++程序員驕傲的一部分。每一個C++程序員都應(yīng)該好好學習STL。只有能夠熟練使用STL的程序員，才是好的C++程序員。

7） 總之：招聘工作中，經(jīng)常遇到C++程序員對STL不是非常了解。大多是有一個大致的映像，而對于在什么情況下應(yīng)該使用哪個容器和算法都感到比較茫然。STL是C++程序員的一項不可或缺的基本技能，掌握它對提升C++編程大有裨益。

三、三大組件介紹

容器

幾乎可以說，任何特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是為了實現(xiàn)某種特定的算法。STL容器就是將運用最廣泛的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)出來。

常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組(array) , 鏈表(list), tree(樹)，棧(stack), 隊列(queue), 集合(set),映射表(map), 根據(jù)數(shù)據(jù)在容器中的排列特性，這些數(shù)據(jù)分為序列式容器和關(guān)聯(lián)式容器兩種。

• 序列式容器（Sequence containers）

  每個元素都有固定位置－－取決于插入時機和地點，和元素值無關(guān)。如：Vector容器、Deque容器、List容器等。

• 關(guān)聯(lián)式容器（Associated containers）

  元素位置取決于特定的排序準則，和插入順序無關(guān)。關(guān)聯(lián)式容器是非線性的樹結(jié)構(gòu)，更準確的說是二叉樹結(jié)構(gòu)。各元素之間沒有嚴格的物理上的順序關(guān)系，也就是說元素在容器中并沒有保存元素置入容器時的邏輯順序。關(guān)聯(lián)式容器另一個顯著特點是：在值中選擇一個值作為關(guān)鍵字key，這個關(guān)鍵字對值起到索引的作用，方便查找。Set/multiset容器 Map/multimap容器

迭代器

迭代器從作用上來說是最基本的部分，可是理解起來比前兩者都要費力一些。軟件設(shè)計有一個基本原則，所有的問題都可以通過引進一個間接層來簡化， 這種簡化在STL中就是用迭代器來完成的。概括來說，迭代器在STL中用來將算法和容器聯(lián)系起來，起著一種黏和劑的作用。幾乎STL提供的所有算法都是通 過迭代器存取元素序列進行工作的，每一個容器都定義了其本身所專有的迭代器，用以存取容器中的元素。

迭代器部分主要由頭文件<utility>,<iterator>和<memory>組 成。<utility>是一個很小的頭文件，它包括了貫穿使用在STL中的幾個模板的聲明，<iterator>中提供了迭代器 使用的許多方法，而對于<memory>的描述則十分的困難，它以不同尋常的方式為容器中的元素分配存儲空間，同時也為某些算法執(zhí)行期間產(chǎn)生 的臨時對象提供機制,<memory>中的主要部分是模板類allocator，它負責產(chǎn)生所有容器中的默認分配器。

迭代器的種類:

算法

函數(shù)庫對數(shù)據(jù)類型的選擇對其可重用性起著至關(guān)重要的作用。舉例來說，一個求方根的函數(shù)，在使用浮點數(shù)作為其參數(shù)類型的情況下的可重用性肯定比使 用整型作為它的參數(shù)類性要高。而C++通過模板的機制允許推遲對某些類型的選擇，直到真正想使用模板或者說對模板進行特化的時候，STL就利用了這一點提 供了相當多的有用算法。它是在一個有效的框架中完成這些算法的——可以將所有的類型劃分為少數(shù)的幾類，然后就可以在模版的參數(shù)中使用一種類型替換掉同一種 類中的其他類型。

STL提供了大約100個實現(xiàn)算法的模版函數(shù)，比如算法for_each將為指定序列中的每一個元素調(diào)用指定的函數(shù)，stable_sort以你所指定的規(guī)則對序列進行穩(wěn)定性排序等等。這樣一來，只要熟悉了STL之后，許多代碼可以被大大的化簡，只需要通過調(diào)用一兩個算法模板，就可以完成所需要 的功能并大大地提升效率。

算法部分主要由頭文件<algorithm>，<numeric>和<functional>組 成。<algorithm>是所有STL頭文件中最大的一個（盡管它很好理解），它是由一大堆模版函數(shù)組成的，可以認為每個函數(shù)在很大程度上 都是獨立的，其中常用到的功能范圍涉及到比較、交換、查找、遍歷操作、復制、修改、移除、反轉(zhuǎn)、排序、合并等等。<numeric>體積很 小，只包括幾個在序列上面進行簡單數(shù)學運算的模板函數(shù)，包括加法和乘法在序列上的一些操作。<functional>中則定義了一些模板類， 用以聲明函數(shù)對象。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

//STL 中的容器 算法 迭代器
void test01(){
vector<int> v; //STL 中的標準容器之一 ：動態(tài)數(shù)組
v.push_back(1); //vector 容器提供的插入數(shù)據(jù)的方法
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(7);
//迭代器
vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 返回指向第一個元素的迭代器
vector<int>::iterator pEnd = v.end(); //vector 容器提供了 end()方法 返回指向最后一個元素下一個位置的迭代器
//通過迭代器遍歷
while (pStart != pEnd){
cout << *pStart << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
//算法 count 算法 用于統(tǒng)計元素的個數(shù)
int n = count(pStart, pEnd, 5);
cout << "n:" << n << endl;
}
//STL 容器不單單可以存儲基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型，也可以存儲類對象
class Teacher
{
public:
Teacher(int age) :age(age){};
~Teacher(){};
public:
int age;
};
void test02(){
vector<Teacher> v; //存儲 Teacher 類型數(shù)據(jù)的容器
Teacher t1(10), t2(20), t3(30);
v.push_back(t1);
v.push_back(t2);
v.push_back(t3);
vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();
vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();
//通過迭代器遍歷
while (pStart != pEnd){
cout << pStart->age << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
}
//存儲 Teacher 類型指針
void test03(){
vector<Teacher*> v; //存儲 Teacher 類型指針
Teacher* t1 = new Teacher(10);
Teacher* t2 = new Teacher(20);
Teacher* t3 = new Teacher(30);
v.push_back(t1);
v.push_back(t2);
v.push_back(t3);
//拿到容器迭代器
vector<Teacher*>::iterator pStart = v.begin();
vector<Teacher*>::iterator pEnd = v.end();
//通過迭代器遍歷
while (pStart != pEnd){
cout << (*pStart)->age << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
}
//容器嵌套容器 難點
void test04()
{
vector< vector<int> > v;
vector<int>v1;
vector<int>v2;
vector<int>v3;

for (int i = 0; i < 5;i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i * 10);
v3.push_back(i * 100);
}
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);

for (vector< vector<int> >::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
{
for (vector<int>::iterator subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt ++)
{
cout << *subIt << " ";
}
cout << endl;
}
} 
int main(){
//test01();
//test02();
//test03();
test04();
system("pause");
return 0;
}

部分內(nèi)容來自：

[【C/C++】STL詳解]:( https://blog.csdn.net/qq_42322103/article/details/99685797)