C++程序员速成教程第5章：掌握STL初级知识

《C++程序员速成》第5章主要介绍的是C++标准模板库（Standard Template Library，简称STL），这是C++语言中一个非常重要的组成部分，它提供了诸多常用的数据结构和算法实现。由于本章是初级章节，内容主要集中在STL的基础概念、容器、迭代器和算法等方面。下面详细梳理本章的知识点。 ### STL的基本概念 STL是一组包括容器（Container）、迭代器（Iterator）、算法（Algorithm）、函数对象（Function Object）、适配器（Adapter）、空间配置器（Allocator）等组件的模板类和函数模板，它在C++标准库中是一个广泛使用的集合。 ### 容器（Containers） 容器是STL中的核心部分，用于存储数据，并提供各种成员函数以便于数据的存取、检索等。STL提供了多种容器，包括序列式容器和关联式容器。 - **序列式容器**：包括vector、deque、list等。它们能够存储元素的一个线性序列，并且通常允许快速访问序列中的任意元素。 - **vector**：是一个动态数组，提供了对元素快速的随机访问，并且可以在序列末尾快速地插入和删除元素。 - **deque**：双端队列，可以在序列的两端进行快速的插入和删除操作。 - **list**：是一个双向链表，提供了对元素在序列中的快速插入和删除操作，但不支持随机访问。 - **关联式容器**：包括set、multiset、map、multimap等。这些容器能够存储一组排序的数据，并且提供了元素的快速查找、插入和删除功能。 - **set**：集合，内部元素自动排序，不允许重复。 - **multiset**：与set类似，但允许多个元素值相同。 - **map**：映射表，存储键值对，键唯一。 - **multimap**：与map类似，但允许一个键对应多个值。 ### 迭代器（Iterators） 迭代器是STL中用于访问容器内元素的通用方法。迭代器相当于指针的泛化，其目的是为了统一不同容器的访问方式。STL定义了几种类型的迭代器，包括输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器和随机访问迭代器。 - **输入迭代器**：只读，只能从迭代器所指向的元素中读取值。 - **输出迭代器**：只写，只能向迭代器所指向的元素写入值。 - **前向迭代器**：能够读写单个元素，并能递增迭代器以访问下一个元素。 - **双向迭代器**：能够在序列中前后移动。 - **随机访问迭代器**：可以像指针一样随机访问序列中的任何一个元素。 ### 算法（Algorithms） STL算法是一组用于处理容器中元素的标准函数模板。这些算法不直接操作容器，而是通过迭代器来进行元素的查找、排序、修改等操作。 - **非修改式算法**：这类算法不改变容器中元素的值，例如find、count、mismatch等。 - **修改式算法**：这类算法会改变容器中元素的值，例如copy、fill、transform等。 - **排序算法**：用于对容器中的元素进行排序，例如sort、stable_sort、partial_sort等。 - **数值算法**：专门用于处理数值数据，例如accumulate、inner_product、adjacent_difference等。 ### 函数对象（Function Objects） 函数对象是重载了函数调用操作符()的类的实例，它们的行为类似于函数，可以用于STL算法中替代简单的函数指针，实现更复杂的行为。 ### 适配器（Adapter） 适配器是一种使接口符合特定形式的技术，STL中的适配器可以修改容器、迭代器和函数对象的接口。 - **容器适配器**：如stack、queue和priority_queue，它们修改了其他容器的接口，以提供不同的行为。 - **迭代器适配器**：如reverse_iterator，提供反向遍历容器的能力。 - **函数适配器**：如bind和function，用于绑定函数参数或将函数转换为可调用对象。 ### 空间配置器（Allocator） 空间配置器负责内存的分配和释放，STL中的容器在创建和销毁对象时，会调用空间配置器的接口。空间配置器允许我们替换默认的内存管理方式，例如使用特殊的内存池技术。 ### 总结 本章向初学者介绍了C++ STL的基本概念、容器、迭代器、算法、函数对象、适配器和空间配置器等。这些组件是C++程序员必须掌握的基础知识，通过这些知识点的学习，可以提高编程效率，处理复杂数据结构和算法问题。掌握STL的使用，是成为一名合格C++程序员的重要一步。