C++从入门到实战（十四）初识STL与STL简介

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前言

• 在前期博客中，我们围绕 C/C++ 内存管理展开深入探讨，解析了内存分布模型及 C 与 C++ 内存管理的核心差异，剖析了 C++ 中 new 与 delete 的基本用法，为理解 C++ 内存管理体系筑牢根基，同时初步涉足了函数模板的基础内容。
• 接下来，我们将把目光聚焦于 C++ 的另一核心板块 ——STL（标准模板库），开启相关知识的讲解之旅。

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一、什么是 STL？

STL 就是 C++ 里的“万能工具包”，专门帮你处理数据和实现常用功能。

• 作用：里面装了很多“现成的工具”，比如用来装数据的“容器”（像盒子一样，比如数组、链表、集合），还有处理数据的“算法”（比如排序、查找、筛选），以及一些辅助工具（让容器和算法更好配合的“适配器”等）。
• 优点：不用自己从头写这些常用功能，直接拿来用就行，省时省力，而且代码质量高、效率稳定。

二、STL 的版本

1. 原始版本（HP 版）：

   • 最早由两位大佬在惠普实验室写的，是所有版本的“祖宗”。
   • 完全开源，允许任何人免费使用、修改，甚至商用（但也要开源）。

2. P.J. 版本（Windows 版）：

   • 基于原始版本开发，被 Windows 的 Visual C++ 用了。
   • 缺点：代码像“加密文字”，命名奇怪、难读懂，而且不能公开修改（毕竟商业软件）。

3. RW 版本（C++ Builder 版）：

   • 也是基于原始版本，被 C++ Builder 软件用了。
   • 特点：代码可读性一般，同样不能公开改（商业限制）。

4. SGI 版本（Linux 版）：

   • 基于原始版本，被 Linux 的 GCC 编译器采用。
   • 优点：
     • 代码像“人话”，命名和结构清晰，新手也能看懂（学 STL 源码就看它！）。
     • 完全开源，可移植性强（Windows、Linux、Mac 都能用），甚至可以修改后商用。

三、STL六大组件（目前了解即可，后面会逐步讲解）

1. 容器（Containers）—— 装数据的“盒子”

作用：用来存放数据，就像不同类型的盒子，有的适合整齐排列，有的适合灵活增减。
常见例子：

• 数组盒（vector）：像一排固定编号的抽屉，数据连续存放，方便快速查找（比如按位置拿东西），但中间插入/删除麻烦（后面的抽屉都要挪位置）。
• 链表盒（list）：像一串钥匙链，每个钥匙（数据）可以随时拆下来或加进去，适合频繁增删，但找特定钥匙需要从头开始找。
• 集合盒（set/map）：像自动排序的收纳盒，数据放进去会自动排好序（比如按字母、数字大小），而且没有重复（set）或带标签（map，比如“名字-年龄”配对）。
  总结：容器就是“数据仓库”，根据需求选不同类型的盒子。

2. 算法（Algorithms）—— 处理数据的“工具”

作用：对容器里的数据做操作，比如排序、查找、筛选，就像用剪刀、胶水处理盒子里的东西。
常见例子：

• 排序工具（sort）：把乱序的盒子里的东西按顺序排好（比如把一堆乱牌按大小理顺）。
• 查找工具（find）：在盒子里找某个特定的东西（比如在书包里找钥匙）。
• 拷贝工具（copy）：把一个盒子里的东西复制到另一个盒子里。
  关键点：算法不关心数据存在哪种盒子里，只通过“钥匙”（下面会讲的迭代器）操作数据。

3. 迭代器（Iterators）—— 容器的“钥匙”

作用：用来“访问”容器里的数据，类似指针（可以理解为“位置标签”），告诉算法“数据放在盒子的哪个格子”。
类比：比如你有一个数组盒（vector），迭代器就像盒子上的门牌号（索引），你拿着门牌号（迭代器）就能找到对应的数据。对于链表盒（list），迭代器像链条上的环，只能一个一个往前或往后移动。
重要性：算法通过迭代器知道“从哪里开始操作”“到哪里结束”，比如 sort(start, end) 就是让算法从 start 标签的位置排序到 end 标签的位置。

4. 仿函数（Functors）—— 可定制的“工具配件”

作用：本质是“能像函数一样用的对象”，用来给算法添加“定制规则”，比如改变排序的方式（从小到大还是从大到小）。
例子：默认排序（从小到大）是算法的“标准配件”，但如果你想按从大到小排序，就可以做一个“反向配件”（仿函数）告诉算法：“这次用我的规则排！”

// 自定义一个从大到小排序的仿函数
struct Greater {bool operator()(int a, int b) { return a > b; }
};
// 使用时传给sort算法
sort(arr.begin(), arr.end(), Greater()); // 按从大到小排

5. 适配器（Adapters）—— 接口的“转换器”

作用：改造已有的组件，让它们用不同的“接口”工作，类似“充电器转换头”（比如把两脚插头转成三脚插头）。
常见例子：

• 栈（stack）：底层用数组或链表盒，但限制只能从“顶部”放/取数据（像叠盘子，只能拿最上面的），适配器把普通盒子变成了“只能顶部操作”的盒子。
• 队列（queue）：只能从一端放数据，另一端取数据（像排队买票），也是通过适配器改造底层容器实现的。
  本质：适配器不创造新容器，只是“包装”已有的容器，改变其操作方式。

6. 分配器（Allocators）—— 内存的“管理员”

作用：负责给容器分配和释放内存（类似仓库管理员分配货架空间），默认情况下不用关心，STL会自己处理。
简单理解：当你创建一个容器（比如vector），分配器会告诉计算机：“给我一块内存空间来放数据”，当数据满了，分配器会申请更大的空间，把数据搬过去，再释放旧空间。

六大组件怎么配合？

1. 用 容器 装数据（选合适的盒子）。
2. 用 迭代器 当钥匙，告诉 算法（工具）“数据放在盒子的哪里”，算法就可以处理数据。
3. 如果算法的默认规则不够用，用 仿函数（定制配件）改规则。
4. 用 适配器（转换头）让已有的容器/函数用新的方式工作。
5. 背后有 分配器（管理员）默默管理内存空间。

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以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索STL中String里更多精彩内容。

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