C++基础笔记整理（STL编程） 第三篇
- 模板template
C++中使用模板可以实现“参数化多态”，可以让类或函数声明一种通用数据类型，使类中或函数中编写与类型无关的代码。
通常模板有两种实现形式：
● 函数模板
● 类模板
1.1函数模板
函数模板可以使函数的参数或返回值支持任意数据类型，需要注意的是函数中对任意数据类型的处理要考虑到算法的通用性问题。
#include
using namespace std;
class Dog
{
public:
Dog(int){}
// 重载加法运算符
int operator +(Dog&)
{
return 666;
}
int get_msg()
{
return 666;
}
};
// 函数模板
template
T add(T a,T b)
{
return a+b;
}
int main()
{
// 具体使用的时候可以是任意类型
cout << add(1,2) << endl; // 3
cout << add(1.1,2.2) << endl; // 3.3
string s1 = "ABC";
string s2 = "123";
cout << add(s1,s2) << endl; // ABC123
// cout << add("ABC","123") << endl; 函数内部计算错误
Dog d1(1);
Dog d2(2);
// 注意算法的通用性问题，add返回一个Dog对象
cout << add(d1,d2).get_msg() << endl; // 666
return 0;
}
1.2类模板
类模板可以使一个类支持通用数据类型。
#include
using namespace std;
template // class与typename都可以
class Demo
{
public:
Demo(T value):value(value){}
void set_value(T value)
{
this->value = value;
}
T get_value() const
{
return value;
}
private:
T value;
};
int main()
{
Demo d1(10);
d1.set_value(11);
cout << d1.get_value() << endl; // 11
Demo d2(false);
cout << d2.get_value() << endl; // 0
d2.set_value(true);
cout << d2.get_value() << endl; // 1
return 0;
}
下面把上述代码的Demo类的函数，改为定义声明分离
#include
using namespace std;
template // class与typename都可以
class Demo
{
public:
// 类内声明
Demo(T value);
void set_value(T value);
T get_value() const;
private:
T value;
};
template
Demo::Demo(T value):value(value){}
template
void Demo::set_value(T value)
{
this->value = value;
}
template
T Demo::get_value() const
{
return value;
}
int main()
{
Demo d1(10);
d1.set_value(11);
cout << d1.get_value() << endl; // 11
Demo d2(false);
cout << d2.get_value() << endl; // 0
d2.set_value(true);
cout << d2.get_value() << endl; // 1
return 0;
}
2.容器
2.1泛型编程与STl
泛型编程提出的目的是：发明一种语言机制，能够实现一个标准的容器库（标准模板库 STL），标准容器库可以做到编写一般化的算法，来支持不同的数据类型。
标准模板库（STL）是美国的惠普实验室开发的一系列软件的统称，后来被引入到C++语言中，主要包括：
● 算法
● 容器
● 迭代器
在STL中，几乎所有的代码都采用了模板来实现，相比于传统的库，具有更好的适用性和重用性。
2.2容器类型
C++中的STL容器类都是std名字空间中的类型，因此后面不再赘述名字空间。
所有的容器类的使用都要引入头文件，string的头文件包含在iostream中，可以不写。
容器类型的对象统一使用栈内存。
2.3顺序容器
2.3.1string字符串
详见C++基础笔记整理（运算符重载） 第二篇
2.3.2array数组
array是C++11中新增的容器类型，相比传统数组更加安全和易于使用。
#include
// 头文件
#include
using namespace std;
int main()
{
// 创建一个长度为5的int数组
array arr1;
// 取出元素值
cout << arr1.at(0) << endl; // ?
cout << arr1[1] << endl; // ?
// 可以在创建时赋予初始值
array arr2 = {1,2,3}; // 1,2,3,?,?
// 修改
arr2[0] = 888;
// for each遍历，也支持for循环和迭代器
for(int i:arr2)
cout << i << " ";
return 0;
}
2.3.3vector向量
vector内部使用数组实现，能高效地进行随机存取，但是插入和删除的效率较低。
#include
// 头文件
#include
using namespace std;
int main()
{
// 创建一个长度为5的向量对象
vector vec(5);
// 取出元素值
cout << vec[0] << endl;
cout << vec.at(1) << endl;
// 创建一个长度为0的向量对象
vector vec2;
// 是否为空
cout << vec2.empty() << endl; // 1
// 向后追加
vec2.push_back(123);
vec2.push_back(44);
// 在第一个位置插入666
vec2.insert(vec2.begin(),666);
// 在第二个位置插入222
vec2.insert(vec2.begin()+1,222);
// 在倒数第一个位置插入元素999
// 注：end指向最后一个元素的后面
vec2.insert(vec2.end(),999);
// 在倒数第三个位置插入元素333
vec2.insert(vec2.end()-2,333);
// 删除第二个元素
vec2.erase(vec2.begin()+1);
// 删除倒数第二个元素
vec2.erase(vec2.end()-2);
// 删除最后一个元素
vec2.pop_back();
// 修改第二个元素
vec2.at(1) = 789;
// 遍历（for、for each、iterator迭代器）
for(int i:vec2)
cout << i << " ";
cout << endl;
// 清空元素
vec2.clear();
cout << vec2.size() << endl; // 0
return 0;
}
2.3.4list列表
list内部使用双向链表实现，能高效地进行插入和删除操作，但是随机存取的效率较低。另外，list不支持使用下标操作元素，需要使用迭代器指针操作元素
#include
// 头文件
#include
using namespace std;
int main()
{
// 创建一个空列表对象
list lis;
// 是否为空
cout << lis.empty() << endl; // 1
// 向后追加元素
lis.push_back("Bye");
// 向前追加元素
lis.push_front("Hello");
// 在第二个位置插入元素
lis.insert(++lis.begin(),"BBB");
// 保存迭代器指针
list::iterator iter = lis.begin();
// 移动到第三个位置
advance(iter,2);
// 在第三个位置插入元素"TTT"
lis.insert(iter,"TTT");
// 修改迭代器指针所在位置的元素
*iter = "UUU";
// 遍历（for each、iterator迭代器）
for(string i:lis)
cout << i << " ";
cout << endl;
// 删除倒数第一个元素
lis.pop_back();
// 删除第一个元素
lis.pop_front();
// 删除第二个元素
lis.erase(++lis.begin());
// 遍历（for each、iterator迭代器）
for(string i:lis)
cout << i << " ";
cout << endl;
return 0;
}
2.3.5deque队列
API基本兼顾vector和list，性能均衡。
2.4关联容器
关联容器的各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，但是在内部仍然具有排序的特点，因此可以使用迭代器进行遍历。
常见的关联容器有：
map、muitimap等
以map（键值对映射）为例，进行管理容器的讲解。
#include
// 头文件
#include 3.迭代器
迭代器是一种特殊的指针，通常用于遍历所有的容器类型，且遍历效率高，推荐使用迭代器进行遍历。
不同的容器类型使用迭代器遍历的方式基本一致，需要注意的是const_iterator是只读迭代器，iterator是读写迭代器。
#include
// 头文件
#include
#include
#include
#include
#include
#include