标准模板库,也叫 STL,是一个 C++ 容器类库,算法和迭代器。他提供许多 基本算法,数据结构。STL 是一个通用库,即可以充份定制:几乎所有的 STL 组件都是模板。在你使用 STL 前,你必须了解模板的工作情况。
容器和算法
和许多类库一样,STL 包含容器类 - 可以包含其他对象的类。STL 包含向量 类,链表类,双向队列类,集合类,图类,等等。他们中的每个类都是模板,能包含 各种类型的对象。例如,你可以用 vector<int> ,就象常规的 C 语 言中的数组,除了 vector 不要你象数组那样考虑到动态内存分配的问题。
vector<int> v(3); // 定义一个有三个元素的向量类
v[0] = 7;
v[1] = v[0] + 3;
v[2] = v[0] + v[1]; // v[0] == 7, v[1] == 10, v[2] == 17
STL 还包含了大量的算法。他们巧妙地处理储存在容器中的数据。你能够颠倒 vector 中的元素,只是简单使用 reverse 算法。
reverse(v.begin(), v.end()); // v[0] == 17, v[1] == 10, v[2] == 7
在调用 reverse 的时候有两点要注意。首先,他是个全局函数,而不是成员 函数。其次,他有两个参数,而不是一个:他操作一定范围的元素而不是操作容器。 在这个例子中他正好是对整个容器 V 操作。
以上两点的原因是相同的:reverse 和其他 STL 算法一样,他们是通用的,也就 是说, reverse 不仅可以用来颠倒向量的元素,也可以颠倒链表中元素的顺序。 甚至可以对数组操作。下面的程序是合法的。
double A[6] = { 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 };
reverse(A, A + 6);
for (int i = 0; i < 6; ++i)
cout << "A[" << i << "] = " << A[i];
这个例子也用到了范围,和我们上面的向量的例子一样:第一个参数是指向要操作的 范围的头的指针,第二个参数是指向尾的指针。在这里,范围是 [A, A + 6)。可能 你注意到范围的不对称。
迭代器
在上面的 C 数组的例子中,reverse 的参数类型是 double*。那么在 向量 或链表中参数又是什么呢?也就是说,究竟 reverse 是 如何定义参数的,并且 v.begin() 和 v.end() 返回什么?
问题的答案是 reverse 的参数是 迭代器 (iterators)。他是指针的概括。 指针自己也是迭代器。这也是为什么可以颠倒数组中元素的顺序的原因。同样地,向量 定义了嵌套的类型 iterator 和 const_iterator。在上面的例子中, v.begin() 和 v.end() 返回的类型是 vector<int>::iterator。 还有一些迭代器,如 istream_iterator 和 ostream_iterator。他们根本不能和容器关联。
迭代器的出现让算法和容器的分离成为可能。算法是模板,其类型依赖于迭代器,因此不会局 限于单一的容器。例如,我们写个算法实现在一定范围的线性查找。下面就是 STL 的 find 算法。
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& value) {
while (first != last && *first != value) ++first;
return first;
}
Find 有三个参数:两个迭代器定义范围,第三个是要查找的值。他遍历范围 [first, last),从头到尾的处理,在找到后停止或到范围的最后停止。
First 和 last 定义为 InputIterator 类型, 而 InputIterator 是个模板参数。也就是说,实际上没有一个真实的类型 InputIterator:当你调用 find 时,编译器用实际的类型 去匹配 InputIterator 和 T。如果 find 的两个参数 中第一个实现是 int*,第三个实现是 int,那么你可以认为是在执行 下面的函数。
int* find(int* first, int* last, const int& value) {
while (first != last && *first != value) ++first;
return first;
}