泛型编程思想、模板思想

泛型编程思想

       泛型编程与C++ templates和STL不该混为一谈，模板是泛型编程的基础，而STL是泛型编程思想的实现，是以泛型编程为指导而产生的。STL是泛型编程的第一份重要实现品。可以这样理解，STL是泛型编程思想的产物，是以泛型编程为指导而产生的。因此，在介绍STL之前，先了解泛型编程的思想是必要的。

      《泛型编程与STL》的前言中指出，泛型编程和模型对象编程不同，它并不要求你通过额外的间接层来调用函数；它让你撰写完全一般化并可重复运用的算法，其效率和“针对特定数据型别而设计”的算法旗鼓相当。泛型编程抽离（抽象化）于特定型别和特定数据结构之外，使得以接受尽可能一般化的引数型别。这意味着一个泛型算法实际上具有两部分：（1）用来描述算法步骤的实际指令；（2）正确指定“其引数型别必须满足之性质”的一组需求条件。

　　所谓泛型，具有“在多种数据型别上可操作”的含义。

　　在“STL之父访谈录”中，根据STL之父关于泛型编程的回答，可以这样看待泛型编程：泛型编程是不依赖于数据结构的特定实现，而只是依赖于该结构的几个基本的语义属性，将算法用这种方法从特定实现中抽象出来, 而且效率无损（也就是对于不同的数据类型效率旗鼓相当）的编程方法。

　　在《C++ Primer》第16章中，泛型编程的定义为：所谓的泛型编程就是以独立于任何特定类型的方式编写代码。使用泛型程序时，我们需要提供具体程序实例所操作的类型或值。模板是泛型编程的基础。泛型编程与面向对象编程(OOP)一样，都依赖于某种形式的多态性（面向对象编程所依赖的多态性称为运行时多态性，泛型编程所依赖的多态性称为运行时多态性或参数式多态性）。面向对象编程中的多态性在运行时应用于存在继承关系的类。

STL(Standard Template Library)思想

       STL的设计目的是复用性的提升，复用性必须建立在某种标准之上：不论是语言层次的标准，或数据交换的标准，或通讯协议的标准。为了建立数据结构与算法的一套标准，并且降低器件的耦合性（coupling）关系以提升各自的独立性、弹性、交互操作性（相互合作性，interoperability），C++社群里诞生了STL。

       STL可以让你重复运用既有的算法，而不必在环境类似的情况下一再重新撰写相同代码。STL算法是泛型的。STL甚至是可库充的，是的，就像STL组件彼此之间可以相互配合运用一样，STL组件亦可以和你所写的组件永久水乳交融地搭配运用。

STL和C++的关系

       一般而言，STL作为一个泛型化的数据结构和算法库，并不牵涉具体语言。如果条件允许，也可以用其他的语言来实现。C++有模板这样的机制，而且还有高效灵活的指针等其他的特性，因为有了“模板”这样的特性，才直接导致了STL的诞生。

       此外，STL对于C++的发展，尤其是模板机制，也起到了促进作用。

STL与C++标准库函数的关系

       STL是最新的C++标准函数库中的一个子集，这个庞大的子集占据了整个库的大约80%的分量。而作为在实现STL过程中扮演关键角色的模板则充斥了几乎整个C++标准函数库。

STL六大组件的关系

下面摘自《STL源码剖析》1.2节。

STL提供六大组件，彼此可以组合套用：

1、容器（Containers）：各种数据结构，如Vector,List,Deque,Set,Map,用来存放数据。从实现的角度来看，STL容器是一各class template,就体积而言，这一部分很像冰山载海面的比率。
2、算法（Algorithms）：各种常用算法如Sort,Search,Copy,Erase。从实现的角度来看，STL算法是一种Function Templates。
3、迭代器（Iterators）：扮演容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”，共有五种类型，以及其它衍生变化，从实现的角度来看，迭代器是一种将：Operators*,Operator->,Operator++,Operator--等相关操作予以重载的Class Template。所有STL容器都附带有自己专属的迭代器——是的，只有容器设计者才知道如何遍历自己的元素，原生指针（Native pointer）也是一迭代器。
4、仿函数（Functors）： 行为类似函数，可作为算法的某种策略（Policy）,从实现的角度来看，仿函数是一种重载了Operator()的Class 或 Class Template。一般函数指针可视为狭义的仿函数。
5、配接器（Adapters）：一种用来修饰容器（Containers）或仿函数（Functors）或迭代器（Iterators）接口的东西，例如：STL提供的Queue和Stack，虽然看似容器，其实只能算是一种容器配接器，因为它们的底部完全借助Deque，所有操作有底层的Deque供应。改变Functor接口者，称为Function Adapter;改变Container接口者，称为Container Adapter;改变Iterator接口者，称为Iterator Adapter。配接器的实现技术很难一言蔽之，必须逐一分析。
6、配置器（Allocators）：负责空间配置与管理，从实现的角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的Class Template。

这六大组件的交互关系：container（容器） 通过 allocator（配置器） 取得数据储存空间，algorithm（算法）通过 iterator（迭代器）存取 container（容器） 内容，functor（仿函数） 可以协助 algorithm（算法） 完成不同的策略变化，adapter（配接器） 可以修饰或套接 functor（仿函数）。