C++ STL（標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)）是一套功能強(qiáng)大的c++模板類提供了通用的模板類和函數(shù)，這些模板類和函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種流行和常用的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如向量、鏈表、隊(duì)列、棧。包含以下三個(gè)組成部分

零、 前言

1. 命名空間

當(dāng)工程代碼采用不同的程序和程序庫(kù)時(shí)，針對(duì)不同的對(duì)象使用相同的標(biāo)識(shí)符，就會(huì)出現(xiàn)名稱沖突的現(xiàn)象，使用namespace就可以解決這個(gè)問題。標(biāo)識(shí)符的可見范圍namespace和class不同，namespace具有擴(kuò)展開放性，可以出現(xiàn)在任意源碼文件中。

C++ 標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)的所有標(biāo)識(shí)符都被定義于一個(gè)名為std的namespace中，有以下三種方法使用：

1. 直接指定標(biāo)識(shí)符，例如

    std::cout << std::hex << 3.4 << std::endl;

2. 使用using declaration的方法，例如：

    using std::cout;
    using std::endl;

3. 使用using directive，這是最簡(jiǎn)便的方法，就像被聲明為全局標(biāo)識(shí)符一樣，但是由于某些重載的規(guī)格，這種方法可能導(dǎo)致意外地命名沖突，因此應(yīng)避免使用第三種，除非程序很小為了方便。

    using namespace std;
    cout << hex << 3.4 << endl;

2. 通用工具

Pairs(對(duì)組)

class pair，凡需要將兩個(gè)值視為一個(gè)單元的場(chǎng)景（例如必須返回兩個(gè)值的某函數(shù)）就必須用到它，例如容器類別map和multimap，就是使用pairs來(lái)管理鍵值對(duì)元素

std::pair<int, float> p; // 初始化p.first 和 p.second為 0
std::pair<int, char *> p(42, "hello");

數(shù)值極限

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)通過(guò)template numeric_limits提供極值，定義于，浮點(diǎn)數(shù)定義于

#include<iostream>  
#include<string>  
#include<limits>   //頭文件  
using namespace std;  
int main(){  
 cout<<"numeric_limits<unsigned short>::min()= "<<numeric_limits<unsigned short>::min()<<endl; //unsigned short的最小值  
 cout<<"numeric_limits<unsigned short>::max()= "<<numeric_limits<unsigned short>::max()<<endl;  //unsigned short的最大值  
 cout<<"numeric_limits<int>::min()= "<<numeric_limits<int>::min()<<endl; //int的最小值  
 cout<<"numeric_limits<int>::max()= "<<numeric_limits<int>::max()<<endl;  //int的最大值  
 cout<<"numeric_limits<short>::min()= "<<numeric_limits<short>::min()<<endl;  
 cout<<"numeric_limits<short>::max()= "<<numeric_limits<short>::max()<<endl;  
 cout<<"numeric_limits<double>::min()= "<<numeric_limits<double>::min()<<endl;  
 cout<<"numeric_limits<double>::lower()="<<numeric_limits<double>::lower()<<endl;  //double最小值是lower，min只會(huì)返回e的負(fù)數(shù)次方
 cout<<"numeric_limits<double>::max()= "<<numeric_limits<double>::max()<<endl;  
  
 cout<<"numeric_limits<int>::is_signed()= "<<numeric_limits<int>::is_signed<<endl;//是否有正負(fù)號(hào)  
 cout<<"numeric_limits<string>::is_specialized()= "<<numeric_limits<string>::is_specialized<<endl;//是否定義了數(shù)值極限  
 return 0;  
} 

輔助函數(shù)

定義在內(nèi)的是哪個(gè)輔助函數(shù)，max()、min()、swap()。

namespace std {
    template <class T>
    inline const T& min(const T& a, const T& b) {
        return b < a ? b : a;
    }
    
    template <class T>
    inline const T& max(const T& a, const T& b) {
        return a < b ? b : a;
    }
    
    template <class T>
    inline void swap(T& a, T& b) {
        T temp {a};
        a = b;
        b = temp;
    }
}

非成員函數(shù)的方法

如果要為每一個(gè)容器類型,單獨(dú)定義一個(gè)排序,查找的方法,則工作量會(huì)非常巨大,并且很多都是重復(fù)性的工作,因此STL定義了非成員函數(shù),來(lái)完成通用的容器算法,如sort(),find(),swap().如果該容器類型vector.swap()存在,則代表要比普通的swap()函數(shù)效率更高.

• 1.遍歷容器

for (vector<int>::iterator pr = test.begin(); pr != test.end(); pr++)
替換為:
for_each(test.begin(), test.end(), cout);

• 2.排序:

sort(test.begin(), test.end());

1> 如果要排序的對(duì)象是用戶自己定義的,則需要重載比較操作符
struct Review {
    string title;
    int rating;
}
bool operator<(const Review &r1, const Review &r2) 
{
    if (r1.title < r2.title) {
        return true;
    } else if (ri.title == r2.title && r1.rating < r2.rating) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}
然后就可以使用sort函數(shù)對(duì)自定義對(duì)象進(jìn)行排序了.
sort(book.begin(), book.end());

2>如果想按照其他排序方式,則可以使用第三個(gè)入?yún)?bool worseTahn(const Review &r1, const Review &r2) 
{
    if (r1.rating < r2.rating) {
        return true;
    } esle {
        return false;
    }
}

• 3.capacity和size屬性的區(qū)別:

size : 是當(dāng)前vector容器真實(shí)占用的大小,也就是容器擁有多少個(gè)元素,對(duì)應(yīng)resize()

capacity : 是值發(fā)生在realloc前能允許的最大元素?cái)?shù),即預(yù)分配的內(nèi)存空間,對(duì)應(yīng)reserve(),對(duì)于list, map, set, deque由于內(nèi)存是散列分布的,因此capacity()對(duì)于這些容器是沒有意義的.在STL中,擁有capacity屬性的只有vector和string.

#include <iostream>
#include <vector>

using std::vector;
int main(void)
{
    vector<int> 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;
}

對(duì)于空的vector,如果直接用[]訪問,可能會(huì)發(fā)生越界報(bào)錯(cuò),建議用at()會(huì)首先進(jìn)行越界檢查.

3. 容器類型

總體容器可以分為兩類：

1. 序列式容器Sequence containers：表述為可序的群集，每個(gè)元素均有固定的位置，取決于插入時(shí)機(jī)和地點(diǎn)，和元素值無(wú)關(guān)，如vector, deque, list。
2. 關(guān)聯(lián)式容器Associative containers：表述為已序群集，元素位置取決于特定的排序準(zhǔn)則，如果元素的位置取決于元素值，和插入次序無(wú)關(guān)，例如：set, multiset, map, multimap。
   
   關(guān)聯(lián)式容器在C++實(shí)現(xiàn)中，采用紅黑樹的方法，因此會(huì)自動(dòng)對(duì)元素排序，其優(yōu)點(diǎn)為當(dāng)搜索元素時(shí)，可以放心的使用二分搜索法等有序要求的算法。

一、String容器

當(dāng)程序需要處理字符串的時(shí)候，C語(yǔ)言在string.h和cstring里提供了一系列函數(shù)，但是不支持C++的string類。string類也是STL容器中的一種

1. string類構(gòu)造函數(shù)

# 1.按照C風(fēng)格創(chuàng)建字符串
string one("hello world");

# 2.創(chuàng)建由10個(gè)C組成的字符串
string two(10, 'c');          // "cccccccccc"

# 3.復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將string對(duì)象初始化為對(duì)象one
string three(one);            // "hello world"

# 4.重載[]運(yùn)算符，可以用下標(biāo)訪問
three[0] = 'P'                

# 5.重載+=運(yùn)算符將字符串Oops附件到字符串one后
one += "Oops!";              
string four;                  // 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)以后可以賦空值
four = two + three + '!'      // 重載=運(yùn)算符，可以給對(duì)象賦值

# 6.將C風(fēng)格字符串和整數(shù)作為參數(shù)，其中整數(shù)表示要復(fù)制多少個(gè)字符串
char alls[] = "All well that end well"
string five(alls, 20)

# 7.迭代器模板拷貝，[begin, end)是迭代器，前閉后開
template<class Iter> string(Iter begin, Iter end);
string six(alls + 6, alls + 10);
string six(five + 6, five + 10);    //這種方法不可行，因?yàn)閒ive是對(duì)象，并不是指針

# 8.將另一個(gè)string對(duì)象的部分內(nèi)容拷貝到構(gòu)造的對(duì)象中
string seven(four, 7, 16);

2. string類輸入

# 1.按照C風(fēng)格輸入字符串
char info[100];
cin >> info;                     // 讀取一個(gè)單詞
cin.getline(info, 100);          // 讀取一行，丟棄換行符
cin.get(info, 100);              // 讀取一行，換行符保存在隊(duì)列中

# 2.對(duì)于string對(duì)象，有兩種方式：使用cin讀入字符串時(shí)，遇到空白就停止讀取。比如程序輸入的是
"     Hello   World"
那么我們得到的字符串將是"Hello"，前面的空白沒了，后面的world也讀不出來(lái)。如果我們想把整個(gè)hello world讀進(jìn)來(lái)怎么辦？那就這樣做
cin >> s1 >> s2;
hello存在s1里，world存在s2里了。有時(shí)我們想把一個(gè)句子存下來(lái)，又不想像上面那樣創(chuàng)建多個(gè)string來(lái)存儲(chǔ)單詞，怎么辦？那就是用getline來(lái)獲取一整行內(nèi)容。
string str;
getline(cin, str);              // 會(huì)自動(dòng)調(diào)整string的大小，使其剛好存下輸入
cout << str << endl;

3. string類方法

# 1.重載了比較操作符， '<', '>', '='
string one("gedit");
string two("name");
one > two || one < two || one != two

# 2.判斷字符串長(zhǎng)度
one.size() == one.length();     // size和length的函數(shù)行為一模一樣，size是為了提供stl兼容性而后添加的

# 3.find方法
one.find('e');                   // 返回字符串中第一次出現(xiàn)e的下標(biāo)
one.find("dit");                 // 返回字符串中第一次出現(xiàn)子串的下標(biāo)

one.rfind('e');                  // 返回字符串中最后一次出現(xiàn)e的下標(biāo)
one.find_first_of("eat");        // 返回"eat"中任意一個(gè)字符最早出現(xiàn)的索引
one.find_last_of("eat")          // 返回"eat"中任意一個(gè)字符最后出現(xiàn)的索引
one.find_first_not_of("eat")     // 返回原字符串，在"eat"中第一個(gè)沒有出現(xiàn)的索引

# 4.內(nèi)存塊大小
程序?qū)⒁粋€(gè)字符添加到字符串的末尾時(shí)，不能僅僅將已有的字符串加大，相鄰的內(nèi)存可能被占用了，因此可能需要分配一個(gè)新的內(nèi)存塊，并將原來(lái)的信息拷貝過(guò)去。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程：
1>初始創(chuàng)建的時(shí)候，分配一個(gè)比實(shí)際字符串大的內(nèi)存塊。
2>如果超過(guò)了內(nèi)存塊的大小，程序?qū)⒎峙湟粋€(gè)原來(lái)為兩倍的新內(nèi)存空間。
3>方法capacity()返回當(dāng)前分配給字符串的內(nèi)存塊大小，reserve()獲取內(nèi)存塊的最小長(zhǎng)度

二、vector容器

vector表示了一組可以隨機(jī)訪問的值,可以通過(guò)[]運(yùn)算符來(lái)直接訪問矢量的第n個(gè)元素.

1. vector分配器

通常使用來(lái)表示使用的類型,同時(shí)vector是動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存

int n;
cin >> n;
vector<int> test(n);

分配器可以在構(gòu)造函數(shù)摸板的時(shí)候選擇,該參數(shù)指定了使用哪個(gè)分配器來(lái)管理內(nèi)存

template<class T, class Allocator = allocator<T> >
如果省略了Allocator的值,則默認(rèn)使用new和delete來(lái)管理內(nèi)存.

2. vector方法

所有的STL容器都提供了一些基礎(chǔ)方法,其中包括了size(),swap(),begin(),end()等.

# 1.迭代器
vector<double> scores;
vector<double>::iterator pd;
pd = score.begin()

for (pd = score.begin(); pd != score.end(); pd++) {     // 這里不能用pd<sorce.end()
    *pd = 12.3;
    cout << pd[i];
}

# 2.從尾部添加元素,自動(dòng)負(fù)責(zé)內(nèi)存管理
vector<int> test;
while (cin >> temp && temp >= 0) {
    test.push_back(temp);
}

# 3.刪除區(qū)間的元素,左閉右開
test.erase(test.begin(), test.begin() + 2);

# 4.在某位置插入元素,或插入一個(gè)區(qū)間
test.insert(test.begin(), 1);
test.insert(test.begin(), new.begin(), new.end())

# 5.插入和彈出從尾部的效率是O(1),其他從任意位置都是O(n)
彈出的過(guò)程不能獲得元素,因此需要先獲取,再?gòu)棾?test.pop_back()
test.push_back()