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深入浅出之STL源码分析2_stl与标准库,编译器的关系

引言

在第一篇博客中,深入浅出之STL源码分析1_vector基本操作-CSDN博客

我们将引出下面的几个问题
1.刚才我提到了我的编译器版本是g++ 11.4.0,而我们要讲解的是STL(标准模板库),那么二者之间的关系是什么?STL安装后我们到哪里去看源码?

2.我们引入了头文件#include<vector>

这里的vector的内容是什么?

3.vector<int> test_vector; 这中定义方式是干什么?<>的作用是什么?

4.test_vector.push_back(22); 对于stl源码底层到底做了什么?把对应的数据插入到了哪个地址了?

什么时候分配的虚拟内存?什么时候扩容?什么时候会分配物理内存?

下面我们来重点来说明下问题1.

stl和标准库的关系

标准库的代码都统一在一个命名空间std(Standard的缩写)中,也就是说std命名空间下的内容属于C++标准库(Standard Library),但是并非全部属于标准模版库(standard template library, stl),也就是标准模板库只是标准库的一部分。

std 是 C++ 标准库的所有组件所在的命名空间,包含以下类别:

  • ​STL(标准模板库)​:容器、迭代器、算法、函数对象等。
  • ​非 STL 的标准库组件:输入输出(iostream)、字符串(std::string)、智能指针、多线程(std::thread)、异常处理、类型工具(type_traits)等。

stl的实现与编译器的关系

C++ 标准库(含 STL)的源码由 ​编译器厂商或开源社区实现,不同编译器使用不同的实现:

  • ​GCC:使用 ​**libstdc++**​(GNU 标准 C++ 库),源码路径如 /usr/include/c++/版本号
  • ​Clang:默认使用 libstdc++,但可配置为 ​**libc++**​(LLVM 项目开发)。
  • ​MSVC:使用 ​Microsoft STL,仅限 Windows。
  • MinGW 是gcc的windows版本。

每个实现的源码结构和优化策略不同,但均遵循 C++ 标准。

stl源码何时安装到linux?

STL 源码在 ​安装编译器时自动部署,属于编译器工具链的一部分:

  • ​安装 GCC:会同时安装其标准库(libstdc++)的 ​头文件(.h/.hpp)​​ 和 ​预编译二进制库(.so)​。
  • ​头文件路径:如 /usr/include/c++/11/vector(GCC 11.4.0 版本)。
  • ​二进制库路径:如 /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/11/libstdc++.so。

一个疑问?就是一般我们的stl都是头文件的形式,我们只是需要.h文件就可以使用了,为什么还有一个动态库呢?

 /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/11/libstdc++.so,哪些实现需要放在.cpp中并且形成动态库呢?

虽然 STL 的模板代码(如 vector、deque)​完全在头文件中实现,但标准库中还有以下内容需要编译为二进制库:

类别

示例

​**为什么需要二进制库?**​

运行时支持

std::exception

std::type_info

需要全局唯一的 RTTI(运行时类型信息)和异常处理机制。

动态内存管理

operator new

operator delete

全局内存分配器的实现需要跨编译单元共享。

输入输出流

std::cout

std::fstream

底层文件操作和缓冲区管理需要与操作系统交互,无法完全用头文件实现。

多线程支持

std::thread

std::mutex

依赖操作系统原生线程 API(如 pthread),需封装为二进制接口。

数学函数

std::sin

std::sqrt

某些数学函数需要链接到系统数学库(如

libm

)。

C 标准库兼容层

std::printf

std::malloc

C 标准库函数(如

printf

)的实现需要预编译。

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