C++ 标准模板库

在 C++ 中，标准模板库 (STL) 提供了一套编程工具，用于实现算法和数据结构，如向量、列表、队列等。

STL 使用已经经过严格测试的通用类和函数来实现这些数据结构和算法。

C++ STL 主要有 3 个组件

• 容器（Containers）
• 迭代器（Iterators）
• 算法

除了这些之外，STL 还提供了许多其他功能，包括函数对象、智能指针和异常处理机制。

C++ STL 容器

STL 容器按照需要以特定方式存储和组织数据。

例如，**向量**以顺序存储相同类型的数据。而**映射**则以键值对的形式存储数据。

我们可以将 STL 容器分为 3 类

1. 序列容器（Sequence containers）：

• 数组
• Vector
• 队列
• 双端队列
• Forward_list
• List

2. 关联容器（Associative containers）：

• 集合
• Multiset
• Map
• Multimap

3. 无序关联容器（Unordered associative containers）：

• Unordered_set
• Unordered_multiset
• Unordered_map
• Unordered_multimap

要了解更多关于容器的信息，请访问我们的 C++ STL 容器教程。

注意： STL array 与我们之前使用的普通数组不同。STL array 定义在 std::array 类中，该类除了数组数据结构外，还包含许多有用的函数和算法。这些功能在普通数组中是不存在的。

示例 1：C++ STL 容器：Vector

在 C++ 中，向量类似于可调整大小的数组；它们以序列形式存储相同类型的数据，并且可以在运行时根据需要更改大小。

我们需要导入 <vector> 头文件才能使用向量。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    
    // create vector of int type
    vector<int> numbers {1, 2, 3, 4, 5};

    // print vector elements using ranged loop
    for (int number : numbers) {
        cout << number << "  ";
    }
    
    return 0;
}

输出

1  2  3  4  5

在这里，我们创建了一个名为 numbers 的 int 类型向量，其中包含 5 个元素。

然后，我们使用 基于范围的 for 循环 打印了向量的所有元素。

要了解更多关于 C++ 向量的信息，请访问我们的 C++ 向量教程。

C++ STL 迭代器

迭代器是用于访问容器元素的对象的。

我们可以为 C++ 标准模板库中的每个容器声明一个迭代器。例如，

vector<int>::iterator it;

我们经常使用迭代器成员函数，如 begin()、end() 等，来返回指向容器元素的迭代器。例如，

vector<int> numbers = {3, 2, 5, 1, 4};
vector<int>::iterator itr1 = numbers.begin();
vector<int>::iterator itr2 = numbers.end();

这里，

• numbers.begin() - 返回一个指向 numbers 向量开头的迭代器，即元素 **3**
• numbers.end() - 返回一个指向 numbers 向量末尾的迭代器。

注意： numbers.end() 返回的不是指向最后一个元素 **4** 的迭代器。相反，它返回一个指向最后一个元素之后的理论元素的迭代器。其他所有容器类型也是如此。

要了解更多关于 STL 迭代器的信息，请访问我们的 _C++ STL 迭代器_ 教程。

示例 2：C++ STL 迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    
    // initialize vector of int type
    vector<int> numbers {1, 2, 3, 4, 5};

    // initialize vector iterator to point to the first element
    vector<int>::iterator itr = numbers.begin();
    cout << "First Element: " << *itr << "  "<<endl;

    // change iterator to point to the last element
    itr = numbers.end() - 1;
    cout << "Last Element: " << *itr;

    return 0;  
}

输出

First Element: 1  
Last Element: 5

在这里，我们使用了 numbers.end()- 1 而不是 numbers.end()。

这是因为 end() 函数指向容器最后一个元素之后的理论元素。

因此，我们需要从 numbers.end() 中减去 **1** 才能指向最后一个元素。同样，使用代码 numbers.end()- 2 可以指向倒数第二个元素，依此类推。

// error
cout << itr << "  ";

C++ STL 算法

算法是一系列用于解决特定问题的指令。

在 C++ 中，我们可以使用标准模板库来实现一些常用的算法。这些 STL 组件通常被称为“算法库”。

C++ 标准模板库中最常用的算法包括

• 排序算法
• 搜索算法
• 复制算法
• 计数算法

要了解更多关于算法库的信息，请访问我们的 _C++ STL 算法_ 教程。

示例 3：C++ STL 排序算法

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    
    // initialize vector of int type
    vector<int> numbers = {3, 2, 5, 1, 4};

    // sort vector elements in ascending order
    sort(numbers.begin(), numbers.end());

    // print the sorted  vector 
    for (int number : numbers) {
        cout << number << "  ";
    }
    
    return 0;    
}

输出

1  2  3  4  5

在此示例中，我们使用了 sort() 函数将 numbers 向量的元素按升序排序。

请注意，我们导入了 <algorithm> 头文件来使用 sort() 函数。