STL（标准模板库）是什么

标准模板库（Standard Tem plate Library，STL）是所有 C++ 编译器和操作系统平台都支持的一种模板库。STL 提供了大量的复用软件组织，能让 C++ 程序设计者快速而高效地进行开发。本文主要对 STL 的组成进行讲解。

STL组成

STL 是惠普实验室开发的一系列标准化组件的统称。它是由 Alexander Stepanov、M eng Lee 和 David R.M usser 在惠普实验室工作时开发出来的。在1994 年，STL 被纳入 C++ 标准，成为 C++ 库的重要组成部分。

STL 主要由六个部分组成：空间配置器（Allocator）、适配器（Adapters）、容器（Containers）、迭代器（Iterator）、仿函数（Functors）和算法（Algorithm）。

STL 的一个基本理念就是将数据和操作分离，数据由容器加以管理，操作则由可定制的算法完成，迭代器在两者之间充当“黏合剂”。

STL 的组件结构图如图1 所示。

图1 展示了 STL 各组件之间的关系，STL 中的每个组件都有其特定功能，组件之间又密切关联。下面分别对每个组件进行简单介绍。

1) 容器

容器是存储其他对象的对象，它存储的对象可以是自定义数据类型的对象，也可以是内置数据类型的对象。这些被存储的对象必须是同一种数据类型，它们归容器所有，称为容器的元素。

当容器失效时，容器中的元素也会失效。容器本身包含了处理这些数据的方法。STL中的容器共有 13 种，如表 1 所示。

表1　 STL容器的分类关联容器

序列容器	关联容器	无序容器
vector	set	unordered_set (C++11)
list	multiset	unordered_ multiset(C++11)
deque	map	multiset_ map(C++11)
array(C++11)	multimap	unordered_ multimap(C++11)
forward_list(C++11)

2) 空间配置器

C++ 标准库采用了空间配置器实现对象内存空间的分配和归还，空间配置器是特殊的内存模型。例如，使用vector容器，存储数据的空间由空间配置器完成内存的分配和资源回收。

空间配置器本质上是对new和 delete运算符再次封装而成的类模板，对外提供可用的接口，实现内存资源的自动化管理。

3) 适配器

适配器主要指容器适配器。容器适配器也是一类容器，它除了能存储普通数据，还可以存储 list、vector、deque 等容器。

容器适配器采用特定的数据管理策略，能够使容器在操作数据时表现出另一种行为。例如，使用容器适配器stack封装一个vector<int>容器，使vector<int> 容器在处理数据时，表现出栈这种数据结构的特点（先进后出）。

STL提供了三个容器适配器：stack（栈）、queue（队列）和 priority_queue（优先队列）。适配器体现了 STL 设计的通用性，极大提高了编程效率。

4) 迭代器

迭代器是STL提供的用于操作容器中元素的类模板，STL 算法利用迭代器遍历容器中的元素，迭代器本身也提供了操作容器元素的方法，使容器元素访问更便捷。

迭代器将容器与算法联系起来，起到了“黏合剂”的作用，STL 提供的算法几乎都通过迭代器实现元素访问。

STL提供了输入迭代器、输出迭代器、正向迭代器、双向迭代器和随机访问迭代器五种类型的迭代器，使用迭代器访问容器元素更简单、易用，且代码更加紧凑、简洁。

5) 仿函数

我们知道仿函数，仿函数通过重载 () 运算符实现，使类具有函数一样的行为。

仿函数也称为函数对象，是 STL 很重要的组成部分，它使 STL 的应用更加灵活方便，增强了算法的通用性。

大多数 STL 算法可以使用一个仿函数作为参数，以达到某种数据操作的目的。例如，在排序算法中，可以使用仿函数 less 或 greater 作为参数，以实现数据从大到小或从小到大的排序。

6) 算法

算法是 STL 定义的一系列函数模板，是 STL 非常重要的一部分内容。算法可以对容器中的元素施加特定操作。

STL 算法不依赖于容器的实现细节，只要容器的迭代器符合算法要求，算法就可以通过迭代器处理容器中的元素。

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