C++ STL概述

STL就是封装好的一些数据结构以及一些算法

C++ STL（标准模板库）是一套功能强大的 C++ 模板类，提供了通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。

Standard Template Library

• 即标准模板库，简称STL，是C++内置的一些库。客观的讲，竞赛手所使用的「C++」，不如称为「C+STL」。

• 何为模板？首先我们引入重载函数的概念，当我们要实现一个功能，与类型无关的时候，函数名可以重复（即参数列表且仅有参数列表不同），我们可以实现一些同名函数。不过这样依然容易造成代码冗余，进而有了模板的概念：模板可以作用于函数与结构体（类）上，表示函数参数列表/结构体（类）类型列表可以变化。简单来说，我们可以用更少的代码实现一类函数，这些函数的功能仅与类型无关。特别的，这些函数不妨称作「模板函数」，而这些类、结构体，不妨称作「模板类」。STL则包含了这两类。

• 关于头文件：

  #include//万能头文件，包含了STL以及更多常用库

  using namespace std;//为了防止多用户的命名有冲突，将这些变量、类型、函数都放在命名空问中，作为区分
  //要访问一个namespace中的对象，使用域操作符（::）例如 std::cout<<”Hello World!”<<‘\n’;
  //STL以及其他标准函数定义于std下，这句话的意思就是引入std下的所有对象命名
  //形式化的说，加入了这句话，就不需要std::cout<<’\n’而直接cout<<‘\n’了

STL部件
总共有四个部分：「容器」、「算法」、「迭代器」、「函数」，四者关系如下图所示：

组件	描述
容器（Containers）	容器是用来管理某一类对象的集合。C++ 提供了各种不同类型的容器，比如 deque、list、vector、map 等。
算法（Algorithms）	算法作用于容器。它们提供了执行各种操作的方式，包括对容器内容执行初始化、排序、搜索和转换等操作。
迭代器（iterators）	迭代器用于遍历对象集合的元素。这些集合可能是容器，也可能是容器的子集。 这三个组件都带有丰富的预定义函数，帮助我们通过简单的方式处理复杂的任务。

下面的程序演示了向量容器（一个 C++ 标准的模板），它与数组十分相似，唯一不同的是，向量在需要扩展大小的时候，会自动处理它自己的存储需求：

实例：

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   // 创建一个向量存储 int
   vector vec; 
   int i;
   // 显示 vec 的原始大小
   cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
   // 推入 5 个值到向量中
   for(i = 0; i < 5; i++){
      vec.push_back(i);
   }
   // 显示 vec 扩展后的大小
   cout << "extended vector size = " << vec.size() << endl;
   // 访问向量中的 5 个值
   for(i = 0; i < 5; i++){
      cout << "value of vec [" << i << "] = " << vec[i] << endl;
   }
   // 使用迭代器 iterator 访问值
   vector::iterator v = vec.begin();
   while( v != vec.end()) {
      cout << "value of v = " << *v << endl;
      v++;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

vector size = 0
extended vector size = 5
value of vec [0] = 0
value of vec [1] = 1
value of vec [2] = 2
value of vec [3] = 3
value of vec [4] = 4
value of v = 0
value of v = 1
value of v = 2
value of v = 3
value of v = 4

关于上面实例中所使用的各种函数，有几点要注意：

• push_back( ) 成员函数在向量的末尾插入值，如果有必要会扩展向量的大小。

• size( ) 函数显示向量的大小。

• begin( ) 函数返回一个指向向量开头的迭代器。

• end( ) 函数返回一个指向向量末尾的迭代器。

C++ STL 之 vector 的 capacity 和 size 属性区别

size 是当前 vector 容器真实占用的大小，也就是容器当前拥有多少个容器。

capacity 是指在发生 realloc 前能允许的最大元素数，即预分配的内存空间。

当然，这两个属性分别对应两个方法：resize()和 reserve()。

使用resize() 容器内的对象内存空间是真正存在的。

使用 reserve()仅仅只是修改了 capacity 的值，容器内的对象并没有真实的内存空间(空间是"野"的)。

此时切记使用[]操作符访问容器内的对象，很可能出现数组越界的问题。

下面用例子进行说明：

#include 
#include 
using std::vector;
int main(void)
{
    vector v;
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;
    v.reserve(10);
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;
    v.resize(10);
    v.push_back(0);
    std::cout<<"v.size() == " << v.size() << " v.capacity() = " << v.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

运行结果为：(win 10 + VS2010)

注： 对于 reserve(10) 后接着直接使用 [] 访问越界报错(内存是野的)，大家可以加一行代码试一下，这里没有贴出来。

这里直接用[]访问，vector 退化为数组，不会进行越界的判断。此时推荐使用 at()，会先进行越界检查。

相关引申：

针对 capacity 这个属性，STL 中的其他容器，如 list map set deque，由于这些容器的内存是散列分布的，因此不会发生类似 realloc() 的调用情况，因此我们可以认为 capacity 属性针对这些容器是没有意义的，因此设计时这些容器没有该属性。

在 STL 中，拥有 capacity 属性的容器只有 vector 和 string。