C++初阶(07)：STL简介
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1. STL 核心基础
1.1 什么是 STL
STL（Standard Template Library）即标准模板库，是 C++ 标准库的重要组成部分。它不仅是可复用的组件库，更是整合了数据结构与算法的软件框架，基于模板技术实现，支持泛型编程。
1.2 STL 的关键版本
STL 有多个实现版本，面试中常考查版本差异，核心关注以下两类：
- SGI 版本：继承自 HP 原始版本，被 GCC（Linux 环境）采用，可移植性好、可读性高，支持公开修改甚至贩卖，是学习 STL 源码的主要参考版本。
- P.J. 版本：继承自 HP 版本，被 Windows Visual C++ 采用，不可公开或修改，可读性较低、命名风格怪异。
- 补充：HP 版本是所有 STL 版本的始祖，开源免费；RW 版本被 C++ Builder 采用，可读性一般，不可修改。
1.3 STL 的六大组件
STL 由六大核心组件构成，组件间相互配合实现功能，面试常考查组件作用及关联：
1.3.1 容器（Container）
用于存储数据，是数据结构的实现载体，高频考查容器：
- 序列式容器：vector（动态数组）、list（双向链表）、deque（双端队列）。
- 关联式容器：map（键值对映射，有序）、set（集合，有序不重复）、multimap（可重复键的 map）、multiset（可重复元素的 set）。
1.3.2 算法（Algorithm）
封装常用数据处理逻辑，如排序、查找、反转等，需掌握高频算法：
- 基础算法：sort（排序）、reverse（反转）、find（查找）、swap（交换）、merge（合并）。
1.3.3 迭代器（Iterator）
连接容器与算法的桥梁，是遍历容器的工具，核心类型：
- 常用迭代器：普通迭代器（如 vector::iterator）、const_iterator（只读迭代器）。
- 反向迭代器：reverse_iterator（反向遍历）、const_reverse_iterator（只读反向遍历）。
- 关键考点：迭代器失效问题。
1.3.4 仿函数（Functor）
重载()运算符的类 / 结构体，行为类似函数，用于定制算法逻辑，如 greater（大于比较）、less（小于比较）。
1.3.5 配接器（Adapter）
对现有组件进行包装，改变其接口或行为，高频考查：
- 容器配接器：stack（栈，基于 deque 实现）、queue（队列，基于 deque 实现）、priority_queue（优先队列，基于 vector 实现）。
1.3.6 空间配置器（Allocator）
负责容器的内存分配与释放，是面试进阶考点，需掌握核心作用：
- 管理内存分配策略，提高内存使用效率。
- 与智能指针关联（后续高频考点），共同解决内存泄漏问题。
2. STL 面试 / 笔试高频考点
2.1 容器相关考点
2.1.1 vector 核心考点
- 特性：动态数组，支持随机访问，尾插 / 尾删高效，中间插入 / 删除低效。
- 高频问题：
- vector 的 capacity（容量）增长机制：不同编译器实现不同，SGI 版本中初始容量为 0，首次插入增长为 1，后续每次翻倍（vs 中通常增长 1.5 倍）。
- vector 与 list 的区别：
- 访问效率：vector 随机访问 O (1)，list 随机访问 O (n)。
- 插入删除：vector 中间插入 / 删除 O (n)（需移动元素），list 中间插入 / 删除 O (1)（仅改指针）。
- 内存占用：vector 连续内存，list 节点额外存储指针（内存开销大）。
2.1.2 map 核心考点
- 底层实现：红黑树（平衡二叉搜索树），保证有序性，查找、插入、删除效率 O (logn)。
- 与哈希表的区别：哈希表无序，平均查找效率 O (1)，极端 O (n)；map 有序，效率稳定 O (logn)。
2.2 智能指针与内存管理
2.2.1 智能指针核心考点
- 作用：自动管理动态内存，避免内存泄漏（动态内存未释放）和野指针问题。
- 高频问题：
- auto_ptr 的缺陷：C++11 已废弃，拷贝时会转移所有权（原指针变为空指针，易导致崩溃）。
- shared_ptr：基于引用计数实现，多个指针共享同一资源，引用计数为 0 时自动释放内存。
- 引用计数的作用：跟踪资源被引用的次数，确保资源不被过早释放或重复释放。
2.2.2 nullptr 与 NULL 的区别
- NULL：本质是宏定义（
#define NULL 0），在指针和整数语境中可能产生歧义。 - nullptr：C++11 引入的关键字，专门表示空指针，类型安全（不会被解析为整数）。
2.3 指针与引用
- 本质区别：
- 指针是变量，存储内存地址，可空、可修改指向；引用是变量的别名，不可空、不可修改指向。
- 内存占用：指针占 4/8 字节（取决于系统），引用不占用额外内存。
- 函数指针的应用：常用于回调函数（如事件响应、算法定制）、实现多态。
3. STL 的重要性与学习方法
3.1 重要性
- 笔试 / 面试：STL 相关知识点（容器、算法、智能指针等）占比极高，是考核 C++ 基础的核心。
- 工作开发：无需重复实现底层数据结构和算法，提高开发效率，是 C++ 工程师的必备技能（“不懂 STL，不要说你会 C++”）。
3.2 学习三境界
- 第一境界：熟用 STL（掌握容器、算法的基本使用，应对基础开发和笔试）。
- 第二境界：明理（理解泛型技术内涵、STL 实现原理，如迭代器萃取、空间配置器机制）。
- 第三境界：扩展 STL（基于 STL 框架自定义组件，如自定义仿函数、配接器）。
4. STL 的缺陷（面试拓展考点）
- 更新缓慢：上一版稳定版本是 C++98，C++11 间隔 13 年才更新，迭代速度慢。
- 线程不安全：并发环境下需手动加锁，且锁的粒度较大（影响并发效率）。
- 内部复杂：为追求效率引入类型萃取、迭代器萃取等机制，源码可读性较低。
- 代码膨胀：模板语法导致，如
vector<int>、vector<double>会生成多份独立代码。