C++标准库第二版目录

1 关于本书 

1.1 缘起 1

1.2 阅读前的必要基础 2

1.3 本书风格与结构 2

1.4 如何阅读本书 4

1.5 目前发展情势 5

1.6 范例代码及额外信息 5

1.7 反馈 5

2 C++ 及标准库简介 

2.1 C++ Standard 的历史 7

2.1.1 C++11 Standard 常见疑问 8

2.1.2 C++98 和 C++11 的兼容性 9

2.2 复杂度与 Big-O 标记 10

3 语言新特性 

3.1 C++11 语言新特性 13

3.1.1 微小但重要的语法提升 13

3.1.2 以auto完成类型自动推导 14

3.1.3 一致性初始化（Uniform Initialization）与初值列（Initializer List） 15

3.1.4 Range-Based for循环 17

3.1.5 Move 语义和 Rvalue Reference 19

3.1.6 新式的字符串字面常量（String Literal） 23

3.1.7 关键字noexcept 24

3.1.8 关键字constexpr 26

3.1.9 崭新的 Template 特性 26

3.1.10 Lambda 28

3.1.11 关键字decltype 32

3.1.12 新的函数声明语法（New Function Declaration Syntax） 32

3.1.13 带领域的（Scoped） Enumeration 32

3.1.14 新的基础类型（New Fundamental Data Type） 33

3.2 虽旧犹新的语言特性 33

3.2.1 基础类型的明确初始化（Explicit Initialization for Fundamental Type） 37

3.2.2 main()定义式 37

4 一般概念 

4.1 命名空间（Namespace）std 39

4.2 头文件（Header File） 40

4.3 差错和异常（Error and Exception）的处理 41

4.3.1 标准的 Exception Class（异常类） 41

4.3.2 异常类（Exception Class）的成员 44

4.3.3 以 Class exception_ptr传递异常 52

4.3.4 抛出标准异常 53

4.3.5 自标准异常类派生 54

4.4 Callable Object（可被调用的对象） 54

4.5 并发与多线程 55

4.6 分配器（Allocator） 57

5 通用工具 

5.1 Pair 和 Tuple 60

5.1.1 Pair 60

5.1.2 Tuple（不定数的值组） 68

5.1.3 Tuple 的输入/输出 74

5.1.4 tuple和pair转换 75

5.2 Smart Pointer（智能指针） 76

5.2.1 Class shared_ptr 76

5.2.2 Class weak_ptr 84

5.2.3 误用 Shared Pointer 89

5.2.4 细究 Shared Pointer 和 Weak Pointer 92

5.2.5 Class unique_ptr 98

5.2.6 细究 Class unique_ptr 110

5.2.7 Class auto_ptr 113

5.2.8 Smart Pointer 结语 114

5.3 数值的极值（Numeric Limit） 115

5.4 Type Trait 和 Type Utility 122

5.4.1 Type Trait 的目的 122

5.4.2 细究 Type Trait 125

5.4.3 Reference Wrapper（外覆器） 132

5.4.4 Function Type Wrapper（外覆器） 133

5.5 辅助函数 134

5.5.1 挑选最小值和最大值 134

5.5.2 两值互换（Swapping） 136

5.5.3 增补的“比较操作符”（Comparison Operator） 138

5.6 Class ratio<>的编译期分数运算 140

5.7 Clock 和 Timer 143

5.7.1 Chrono 程序库概观 143

5.7.2 Duration（时间段） 144

5.7.3 Clock（时钟）和 Timepoint（时间点） 149

5.7.4 C 和 POSIX 提供的 Date/Time 函数 157

5.7.5 以计时器停滞线程（Blocking with Timer） 160

5.8 头文件、和161

5.8.1内的各项定义 161

5.8.2内的各种定义 162

5.8.3中的定义式 163

6 标准模板库 

6.1 STL 组件（Component） 165

6.2 容器（Container） 167

6.2.1 序列式容器（Sequence Container） 169

6.2.2 关联式容器（Associative Container） 177

6.2.3 无序容器（Unordered Container） 180

6.2.4 关联式数组（Associative Array） 185

6.2.5 其他容器 187

6.2.6 容器适配器（Container Adapter） 188

6.3 迭代器（Iterator） 188

6.3.1 关联式（ Associative ）及无序（ Unordered ）容器的更多实例 193

6.3.2 迭代器种类（Iterator Category） 198

6.4 算法（Algorithm） 199

6.4.1 区间（Range） 203

6.4.2 处理多重区间（Multiple Ranges） 207

6.5 迭代器之适配器（Iterator Adapter） 210

6.5.1 Insert Iterator（安插型迭代器） 210

6.5.2 Stream Iterator（串流迭代器） 212

6.5.3 Reverse Iterator（反向迭代器） 214

6.5.4 Move Iterator（搬移迭代器） 216

6.6 用户自定义的泛型函数（User-Defined Generic Function） 216

6.7 更易型算法（Manipulating Algorithm） 217

6.7.1 移除（Removing）元素 218

6.7.2 更易 Associative（关联式）和 Unordered（无序）容器 221

6.7.3 算法 vs. 成员函数 223

6.8 以函数作为算法的实参 224

6.8.1 以函数作为算法实参的实例示范 224

6.8.2 判断式（Predicate） 226

6.9 使用 Lambda 229

6.10 函数对象（Function Object） 233

6.10.1 定义一个函数对象 233

6.10.2 预定义的函数对象 239

6.10.3 Binder 241

6.10.4 函数对象 vs. Lambda 243

6.11 容器内的元素 244

6.11.1 容器元素的必要条件 244

6.11.2 Value 语义 vs. Reference 语义 245

6.12 STL 内部的错误和异常 245

6.12.1 错误处理（Error Handling） 246

6.12.2 异常处理（Exception Handling） 248

6.13 扩展 STL 250

6.13.1 整合更多 Type 250

6.13.2 派生自 STL Type 251

7 STL 容器

7.1 容器的共通能力和共通操作 254

7.1.1 容器的共通能力 254

7.1.2 容器的共通操作 254

7.1.3 容器提供的类型 260

7.2 Array 261

7.2.1 Array 的能力 261

7.2.2 Array 的操作 263

7.2.3 把array当成 C-Style Array 267

7.2.4 异常处理（ Exception Handling ） 268

7.2.5 Tuple 接口 268

7.2.6 Array 运用实例 268

7.3 Vector 270

7.3.1 Vector 的能力 270

7.3.2 Vector 的操作 273

7.3.3 将 Vector 当作 C-Style Array 使用 278

7.3.4 异常处理（ Exception Handling ） 278

7.3.5 Vector 使用实例 279

7.3.6 Class vector281

7.4 Deque 283

7.4.1 Deque 的能力 284

7.4.2 Deque 的操作函数 284

7.4.3 Exception Handling 288

7.4.4 Deque 运用实例 288

7.5 List 290

7.5.1 List 的能力 290

7.5.2 List 的操作 291

7.5.3 异常处理（ Exception Handling ） 296

7.5.4 List 运用实例 298

7.6 Forward List 300

7.6.1 Forward List 的能力 300

7.6.2 Forward List 的操作 302

7.6.3 异常处理（ Exception Handling ） 311

7.6.4 Forward List 运用实例 312

7.7 Set 和 Multiset 314

7.7.1 Set 和 Multiset 的能力 315

7.7.2 Set and Multiset 的操作函数 316

7.7.3 异常处理（ Exception Handling ） 325

7.7.4 Set 和 Multiset 运用实例 325

7.7.5 运行期指定排序准则 328

7.8 Map 和 Multimap 331

7.8.1 Map 和 Multimap 的能力 332

7.8.2 Map 和 Multimap 的操作函数 333

7.8.3 将 Map 视为关联式数组（ Associative Array ） 343

7.8.4 异常处理（ Exception Handling ） 345

7.8.5 Map 和 Multimap 运用实例 345

7.8.6 综合实例：运用 Map、 String 并于运行期指定排序准则 351

7.9 无序容器（ Unordered Container ） 355

7.9.1 Unordered 容器的能力 357

7.9.2 创建和控制 Unordered 容器 359

7.9.3 Unordered 容器的其他操作 367

7.9.4 Bucket 接口 374

7.9.5 使用 Unordered Map 作为 Associative Array 374

7.9.6 异常处理（ Exception Handling ） 375

7.9.7 Unordered 容器的运用实例 375

7.10 其他 STL 容器 385

7.10.1 String 作为一种 STL 容器 385

7.10.2 C-Style Array 作为一种 STL 容器 386

7.11 实现 Reference 语义 388

7.12 各种容器的使用时机 392

8 细探 STL 容器成员 

8.1 容器内的类型 397

8.2 创建、复制和销毁（ Create, Copy, and Destroy ） 400

8.3 非更易型操作（ Nonmodifying Operation ） 403

8.3.1 大小相关操作（ Size Operation ） 403

8.3.2 元素比较（ Comparison Operation ） 404

8.3.3 Associative 和 Unordered 容器特有的非更易型操作 404

8.4 赋值（ Assignment ） 406

8.5 元素直接访问（ Direct Element Access ） 408

8.6 “产出迭代器”之各项操作 410

8.7 安插和移除（ Inserting and Removing ）元素 411

8.7.1 安插单一元素（ Inserting Single Element ） 411

8.7.2 安插多重元素（ Inserting Multiple Elements ） 416

8.7.3 移除元素（ Removing Element ） 417

8.7.4 重设大小（ Resizing ） 420

8.8 List 和 Forward List 的特殊成员函数 420

8.8.1 特殊成员函数（针对 List 和 Forward List ） 420

8.8.2 特殊成员函数（只针对 Forward List ） 423

8.9 容器的策略接口（ Policy Interface ） 427

8.9.1 非更易型策略函数（ Nonmodifying Policy Function ） 427

8.9.2 更易型策略函数（ Modifying Policy Function ） 428

8.9.3 Unordered 容器的 Bucket 相关接口 429

8.10 对分配器（ Allocator ）的支持 430

8.10.1 基本的分配器成员（ Fundamental Allocator Member ） 430

8.10.2 带有“可选之分配器参数”的构造函数 430

9 STL 迭代器

9.1 迭代器头文件（ Header Files for Iterators ） 433

9.2 迭代器种类（ Iterator Category ） 433

9.2.1 Output 迭代器 433

9.2.2 Input 迭代器 435

9.2.3 Forward（前向）迭代器 436

9.2.4 Bidirectional（双向）迭代器 437

9.2.5 Random-Access（随机访问）迭代器 438

9.2.6 Vector 迭代器的递增（ Increment ）和递减（ Decrement ） 440

9.3 迭代器相关辅助函数 441

9.3.1 advance() 441

9.3.2 next()和prev() 443

9.3.3 distance() 445

9.3.4 iter_swap() 446

9.4 迭代器适配器（ Iterator Adapter ） 448

9.4.1 Reverse（反向）迭代器 448

9.4.2 Insert（安插型）迭代器 454

9.4.3 Stream（串流）迭代器 460

9.4.4 Move（搬移）迭代器 466

9.5 Iterator Trait（迭代器特性） 466

9.5.1 为迭代器编写泛型函数（ Generic Function ） 468

9.6 用户自定义（ User-Defined ）迭代器 471

10 STL 函数对象及 Lambda 

10.1 Function Object（函数对象）的概念 475

10.1.1 以 Function Object 为排序准则（ Sorting Criterion ） 476

10.1.2 Function Object 拥有内部状态（ Internal State ） 478

10.1.3 for_each()的返回值 482

10.1.4 Predicate（判断式） vs. Function Object（函数对象） 483

10.2 预定义的 Function Object 和 Binder 486

10.2.1 预定义的 Function Object 486

10.2.2 Function Adapter 和 Binder 487

10.2.3 以 Function Adapter 搭配用户自定义的 Function Object 495

10.2.4 过时的（ Deprecated ） Function Adapter 497

10.3 运用 Lambda 499

10.3.1 Lambda vs. Binder 499

10.3.2 Lambda vs. 带有状态的（ Stateful ） Function Object 500

10.3.3 Lambda 调用全局函数和成员函数 502

10.3.4 Lambda 作为 Hash 函数、排序准则或相等准则 504

11 STL 算法 

11.1 算法头文件（Header File） 505

11.2 算法概观 505

11.2.1 扼要介绍 506

11.2.2 算法分门别类 506

11.3 辅助函数 517

11.4 for_each()算法 519

11.5 非更易型算法（Nonmodifying Algorithm） 524

11.5.1 元素计数 524 元素计数

11.5.2 最小值和最大值 525

11.5.3 查找元素（Searching Element） 528

11.5.4 区间的比较 542

11.5.5 Predicate 用以检验区间 550

11.6 更易型算法（Modifying Algorithm） 557

11.6.1 复制元素（Copying Element） 557

11.6.2 搬移元素（Moving Element） 561

11.6.3 转换和结合元素（Transforming and Combining Element） 563

11.6.4 互换元素（Swapping Elements） 566

11.6.5 赋值（Assigning New Value） 568

11.6.6 替换元素（Replacing Element） 571

11.7 移除型算法（Removing Algorithm） 575

11.7.1 移除某些元素 575

11.7.2 移除重复元素 578

11.8 变序型算法（Mutating Algorithm） 583

11.8.1 反转元素次序（Reversing the Order of Elements） 583

11.8.2 旋转元素（Rotating Elements） 584

11.8.3 排列元素（Permuting Elements） 587

11.8.4 对元素重新洗牌（Shuffling Elements） 589

11.8.5 将元素向前搬（Moving Elements to the Front） 592

11.8.6 划分为两个子区间（Partition into Two Subranges） 594

11.9 排序算法（Sorting Algorithm） 596

11.9.1 对所有元素排序 596

11.9.2 局部排序（Partial Sorting） 599

11.9.3 根据第 {\itshape n} 个元素排序 602

11.9.4 Heap 算法 604

11.10 已序区间算法（Sorted-Range Algorithm） 608

11.10.1 查找元素（Searching Element） 608

11.10.2 合并元素（Merging Elements） 614

11.11 数值算法（Numeric Algorithm） 623

11.11.1 运算后产生结果 623

11.11.2 相对数列和绝对数列之间的转换 627

12 特殊容器

12.1 Stack（堆栈） 632

12.1.1 核心接口 633

12.1.2 Stack 运用实例 633

12.1.3 一个用户自定义的 Stack Class 635

12.1.4 细究 Class stack<> 637

12.2 Queue（队列） 638

12.2.1 核心接口 639

12.2.2 Queue 运用实例 640

12.2.3 一个用户自定义的 Queue Class 641

12.2.4 细究 Class queue<> 641

12.3 Priority Queue（带优先级的队列） 641

12.3.1 核心接口 643

12.3.2 Priority Queue 运用实例 643

12.3.3 细究 Class priority_queue<> 644

12.4 细究 Container Adapter 645

12.4.1 类型定义 645

12.4.2 构造函数（Constructor） 646

12.4.3 Priority Queue 额外提供的构造函数 646

12.4.4 各项操作（Operation） 647

12.5 Bitset 650

12.5.1 Bitset 运用实例 651

12.5.2 细究 Class bitset 653

13 字符串

13.1 String Class 的目的 656

13.1.1 例一：提炼临时文件名 656

13.1.2 例二：提炼单词并反向打印 660

13.2 String Class 细节描述 663

13.2.1 String 的各种相关类型 663

13.2.2 操作函数概览 666

13.2.3 构造函数和析构函数（Constructor and Destructor） 667

13.2.4 String 和 C-String 668

13.2.5 大小和容量（Size and Capacity） 669

13.2.6 元素访问（Element Access） 671

13.2.7 比较（Comparison） 672

13.2.8 更改内容（Modifier） 673

13.2.9 子字符串（Substring）及字符串接合（String Concatenation） 676

13.2.10 I/O 操作符 677

13.2.11 搜索和查找（Searching and Finding） 678

13.2.12 npos的意义 680

13.2.13 数值转换（Numeric Conversion） 681

13.2.14 String 对迭代器的支持 684

13.2.15 国际化（Internationalization） 689

13.2.16 效率（Performance） 692

13.2.17 String 和 Vector 692

13.3 细究 String Class 693

13.3.1 类型定义和静态值 693

13.3.2 创建、复制、销毁（Create, Copy, and Destroy） 694

13.3.3 大小和容量（Size and Capacity） 696

13.3.4 比较（Comparison） 697

13.3.5 字符访问 699

13.3.6 产生 C-String 和字符数组（Character Array） 700

13.3.7 “改动”之相关操作（Modifying Operation） 700

13.3.8 查找（Searching and Finding） 708

13.3.9 子字符串（Substring）及字符串接合（String Concatenation） 711

13.3.10 I/O函数 712

13.3.11 数值转换（Numeric Conversion） 713

13.3.12 生成 Iterator 714

13.3.13 对 Allocator 的支持 715

14 正则表达式

14.1 Regex 的匹配和查找接口（Match and Search Interface） 717

14.2 处理“次表达式”（Subexpression） 720

14.3 Regex Iterator 726

14.4 Regex Token Iterator 727

14.5 用于替换的正则表达式 730

14.6 Regex Flag 732

14.7 Regex 的异常（Exception） 735

14.8 Regex ECMAScript 文法 738

14.9 其他文法 739

14.10 细究 Basic Regex 签名式 740

15 以 Stream 完成 I/O

15.1 I/O Stream 的共通基础（Common Background） 744

15.1.1 Stream 对象 744

15.1.2 Stream Class 744

15.1.3 全局的 Stream 对象 745

15.1.4 Stream 操作符 745

15.1.5 操控器（Manipulator） 746

15.1.6 一个简单例子 746

15.2 基本 Stream Class 和其对象 748

15.2.1 Class 及其层次体系 748

15.2.2 全局性的 Stream 对象 751

15.2.3 头文件 752

15.3 标准的 Stream 操作符<<和>> 753

15.3.1 Output 操作符<< 753

15.3.2 Input 操作符>> 754

15.3.3 特殊类型的 I/O 755

15.4 Stream 的状态（State） 758

15.4.1 表示“ Stream 状态”的常量 758

15.4.2 用来“处理 Stream 状态”的成员函数 759

15.4.3 Stream 状态与 Boolean 条件测试 760

15.4.4 Stream 的状态和异常 762

15.5 标准 I/O 函数 767

15.5.1 Input 相关函数 768

15.5.2 Output 相关函数 771

15.5.3 实例 772

15.5.4 sentry对象 772

15.6 操控器（Manipulator）

15.6.1 操控器概览 774

15.6.2 操控器如何运作 776

15.6.3 用户自定义的操控器 777

15.7 格式化（Formatting） 779

15.7.1 Format Flag（格式标志） 779

15.7.2 Boolean 的 I/O 格式 781

15.7.3 栏位宽度、填充字符、位置调整 781

15.7.4 正号与大写 784

15.7.5 数值基底（Numeric Base） 785

15.7.6 浮点数（Floating-Point）表示法 787

15.7.7 一般格式（General Formatting）定义 789

15.8 国际化（Internationalization） 790

15.9 文件访问（File Access） 791

15.9.1 File Stream Class 791

15.9.2 File Stream 的 Rvalue 和 Move 语义 795

15.9.3 File Flag（文件标志） 796

15.9.4 随机访问（Random Access） 799

15.9.5 使用文件描述器（File Descriptor） 801

15.10 为 String 而设计的 Stream Class 802

15.10.1 String Stream Class 802

15.10.2 String Stream 的 Move 语义 806

15.10.3 char* Stream Class 807

15.11 “用户自定义类型”之 I/O 操作符 810

15.11.1 实现一个 Output 操作符 810

15.11.2 实现一个 Input 操作符 812

15.11.3 以辅助函数完成 I/O 814

15.11.4 用户自定义之 Format Flag（格式标志） 815

15.11.5 用户自定义 I/O 操作符的规约（Convention） 818

15.12 连接 Input 和 Output Stream 819

15.12.1 以tie()完成松耦合（Loose Coupling） 819

15.12.2 以 Stream 缓冲区完成紧耦合（Tight Coupling） 820

15.12.3 将标准 Stream 重定向（Redirecting） 822

15.12.4 可读可写的 Stream 824

15.13 Stream Buffer Class 826

15.13.1 Stream 缓冲区接口 826

15.13.2 Stream 缓冲区的 Iterator 828

15.13.3 用户自定义之 Stream 缓冲区 832

15.14 关于效能（Performance） 844

15.14.1 与 C 标准串流同步（Synchronization with C's Standard Streams） 845

15.14.2 Stream 缓冲区内的缓冲机制 845

15.14.3 直接使用 Stream 缓冲区 846

16 国际化

16.1 字符编码和字符集 850

16.1.1 多字节（Multibyte）和宽字符（Wide-Character）文本 850

16.1.2 不同的字符集 851

16.1.3 在 C++ 中处理字符集 852

16.1.4 Character Trait 853

16.1.5 特殊字符的国际化 857

16.2 Locale（地域）概念 857

16.2.1 使用 Locale 858

16.2.2 Locale Facet 864

16.3 细究 Locale 866

16.4 细究 Facet 869

16.4.1 数值格式化（Numeric Formatting） 870

16.4.2 货币符号格式化（Monetary Formatting） 874

16.4.3 时间和日期格式化（Time and Date Formatting） 884

16.4.4 字符的分类和转换 891

16.4.5 字符串校勘（String Collation） 904

16.4.6 消息国际化（Internationalized Message） 905

17 数值

17.1 随机数及分布（Random Number and Distribution） 907

17.1.1 第一个例子 908

17.1.2 引擎（Engine） 912

17.1.3 细说引擎（Engine） 915

17.1.4 分布（Distribution） 917

17.1.5 细说分布（Distribution） 921

17.2 复数（Complex Number） 925

17.2.1 Class complex<>一般性质 925

17.2.2 Class complex<>运用实例 926

17.2.3 复数的各项操作 928

17.2.4 细说 Class complex<> 935

17.3 全局数值函数（Global Numeric Function） 941

17.4 Valarray 943

18 并发

18.1 高级接口：async()和 Future 946

18.1.1 async()和 Future 的第一个用例 946

18.1.2 实例：等待两个 Task 955

18.1.3 Shared Future 960

18.2 低层接口：Thread 和 Promise 964

18.2.1 Class std::thread 964

18.2.2 Promise 969

18.2.3 Class packaged_task<> 972

18.3 细说启动线程（Starting a Thread） 973

18.3.1 细说async() 974

18.3.2 细说 Future 975

18.3.3 细说 Shared Future 976

18.3.4 细说 Class std::promise 977

18.3.5 细说 Class std::packaged_task 977

18.3.6 细说 Class std::thread 979

18.3.7 Namespace this_thread 981

18.4 线程同步化与 Concurrency（并发）问题 982

18.4.1 当心 Concurrency（并发） 982

18.4.2 Concurrent Data Access 为什么造成问题 983

18.4.3 什么情况下可能出错 983

18.4.4 解决问题所需要的性质（Feature） 987

18.5 Mutex 和 Lock 989

18.5.1 使用 Mutex 和 Lock 989

18.5.2 细说 Mutex 和 Lock 998

18.5.3 只调用一次 1000

18.6 Condition Variable（条件变量） 1003

18.6.1 Condition Variable（条件变量）的意图 1003

18.6.2 Condition Variable（条件变量）的第一个完整例子 1004

18.6.3 使用 Condition Variable（条件变量）实现多线程 Queue 1006

18.6.4 细说 Condition Variable（条件变量） 1009

18.7 Atomic 1012

18.7.1 Atomic 用例 1012

18.7.2 细说 Atomic 及其高级接口 1016

18.7.3 Atomic 的 C-Style 接口 1019

18.7.4 Atomic 的低层接口 1019

19 分配器

19.1 以应用程序开发者的角度使用 Allocator 1023

19.2 用户自定义的 Allocator 1024

19.3 以程序库开发者的角度使用 Allocator 1026

参考书目 1031

新闻组及论坛（ Newsgroup and Forum ） 1031

书籍和网站 1032

索引 1037 [1]