什么是STL？

Question

我不是C ++程序员，很难理解网站上给出的解释。 我不了解容器或迭代器，也没有计划在不久的将来学习C ++。 所以用外行人的话说：什么是STL，它能为我做什么？ 它与Python标准库或glibc相比如何？

Answer 1

要理解STL，至少要了解C ++的某些方面。 我会尽力解释它。 结构看似简单。 图书馆闪耀的地方在于如何使用它可以简化许多复杂的任务。 我会坚持一些非常简单的例子，因为其他任何东西都可能会让那些不懂C ++的人感到困惑，也因为我不想写一本小说。 ;）

首先，一些历史。 STL（标准模板库）是单独开发的，然后提交给C ++标准委员会考虑，使他们可以选择将其纳入语言。 但它并不是作为C ++标准的一部分开发的，因此，它的设计风格与C ++标准库的其他部分非常不同。 如果我记得我的古代历史，它也需要标准委员会了解STL并且习惯它。 当他们最初看到它时，他们并不太热衷于它，但过了一会儿，意识到它有多么强大和精心设计。 所以它被采用到语言中。 这一切都发生在20世纪90年代后期，因为语言接近ISO标准化。

STL的核心是提供您对标准库所期望的最基本功能：存储数据序列的能力以及处理这些序列的能力。

每种其他语言都有其标准库的Collections / Containers部分，包含动态数组（在Java中称为arraylists，在C＃中为List，在C ++中为向量），链接列表，字典和其他常见数据结构的实现。

它们通常还提供一些穿越这些结构的机制。 （例如，枚举器或迭代器）

STL在C ++中提供了相同的功能，但它以异常优雅的方式提供，并带有一些有趣的抽象。

STL完全分为三个独立的组件：

• 容器（如上所述，每种语言都有这些.Arrays，ArrayList，Dictionary，Set，LinkedList等。任何可以存储对象集合的数据结构都是C ++中的容器）
• 算法（每种语言也都有某种形式。算法是处理元素序列的函数。）现在，假设序列是一个容器。 这有点简化，但我们会做到这一点。 算法有多种用途，包括允许您将函数应用于序列中每个元素的for_each()函数，或将函数应用于每个元素的相关transform() ，并将结果存储到单独的序列中（非常类似于函数式语言中的map操作），或者累积（类似于函数式语言中的fold），还有排序或搜索函数，以及允许复制整个序列的函数。
• 最后，将容器和算法绑定在一起的粘合剂：迭代器。 如上所述，序列（算法的工作原理）与容器不完全相同。 容器中的元素当然构成一个序列，但容器中的前五个元素也是一个序列。 或者容器中的每个其他元素都是一个序列。 直接从文件流中读取的数据也可以视为序列。 即使是即时生成的数据（例如，斐波那契序列）也可以被视为一系列值。 序列不必映射到容器，甚至映射到内存中的数据，尽管这是最常用的。

请注意，这三个区域之间没有重叠。 容器存储（并拥有）数据，并生成迭代器。 迭代器允许您检查，修改和遍历数据。 并且算法在迭代器范围上运行

从概念上讲，迭代器有两个功能。 它指向一些数据，它可以在序列中移动（取决于迭代器类型，可以使用不同的移动操作。几乎所有迭代器都可以移动到下一个元素。有些也可以移动到前一个，有些可以向后和向前跳跃任意距离）。 如果你熟悉C，这听起来很像指针，这并非巧合。 迭代器被建模为指针的泛化，实际上，指针也是有效的迭代器。 所有STL算法都适用于指针以及“真实”迭代器。

这意味着是数据的任何序列可以通过一对迭代来表示：第一个迭代器指向在序列中的第一个元素，第二个点中的一个过去的序列的末尾。

这允许在循环中遍历序列的相当简单的语法：

std::vector<int> container;
for (iter it = container.begin(); it != container.end(); ++it)
{
  // perform some operations on the iterator (it) or the element it points to (*it)
  ++(*it); // increment the value the iterator points to
}

或者我们可以将算法应用于序列：

std::sort(container.begin(), container.end());

请注意，sort函数不知道或不关心它正在处理向量。 它传递了两个迭代器，它们可以是任何类型。 它们可以是指向数组，链表迭代器或任何其他有效迭代器类型的普通指针。

我们可以通过提供我们自己的比较器函数来概括排序函数（任何带有两个值的函数，如果第一个严格小于另一个，则返回true）

// sort in descending order, by passing in a custom comparer which uses greater than instead of less than
bool greater(int lhs, int rhs) { return lhs > rhs; }
std::sort(container.begin(), container.end(), greater);

当然，我们也可以只对矢量的前五个元素进行排序：

std::sort(container.begin(), container.begin()+5);

begin（）和end（）函数只是从容器中获取迭代器的便捷函数。 我们不必直接使用它们。

另一个很好的技巧是流也可以推广到迭代器中。 所以让我们从文件中读取所有整数，并将它们复制到一个数组（当然，数组是普通的C类型，因此它们不是正确的容器，也没有迭代器。但是指针工作正常）

int arr[1024];
std::ifstream file("something.txt");
// (note, this assumes <= 1024 integers are read)
std::copy(std::istream_iterator<int>(file) // create an iterator pointing to the current position in the file stream
        , std::istream_iterator<int>() // and our "end" iterator. When we reach the end of the stream, testing the two iterators for equality will yield true, and so the operation will halt
        , arr);

STL的独特之处在于它的灵活性和可扩展性。 它可以与C代码完全互操作（指针是合法的迭代器），它可以简单轻松地扩展（如果你愿意，你可以编写自己的迭代器类型。大多数算法采用比较器的自定义谓词，就像我上面展示的那样，和您可以定义自己的容器。也就是说，STL的三个支柱中的每一个都可以被覆盖或扩展，因此可以说STL更像是一种设计策略而不是任何东西。即使你使用STL代码也可以编写STL代码你自己的容器，迭代器和算法。并且因为这三个支柱中的每一个都与其他支柱完全分开，所以它们可以比大多数其他语言更容易更换，这三种职责混合在一起并由同一个类共享。算法不知道它所运行的序列存储在哪个容器（如果有的话）中。它只知道它已经传递的迭代器可以被解引用以访问数据本身。容器不必支持所有 标准算法。 它必须能够生成一对迭代器，然后所有功能都是免费的。

相比之下，比如Java，每个集合类必须实现自己的搜索，自己的排序，自己的一切。 在C ++中，我们只需要一个find（）实现。 它需要两个迭代器和要查找的值，并遍历查找值的序列。 因此，它适用于任何容器类型，甚至是我自己定义的容器类型。

STL的另一个显着特点是在使用它时几乎没有性能损失。 C ++模板在编译时都被替换，产生的代码可以像在C中手动编码所有内容一样进行优化。上面的sort函数会丢失一些性能，因为我将一个函数指针传递给它作为我的自定义比较器，通常不能内联，但如果我们这样定义它可以修复：

struct greater {
    bool operator()(int lhs, int rhs) { return lhs > rhs; }
};
std::sort(container.begin(), container.end(), greater());

现在我们不再传递函数指针，而是一个对象。 和成员函数（例如操作者（）） 可以被内联。 因此，这种排序功能将与您在C中手动编码的任何功能一样高效。

而且，它甚至不必为sort函数添加任何复杂性。 实际上，sort恰好有两个重载。 一个采用比较器功能，一个不采用比较器功能。

sort函数不需要知道它是传递函数指针还是对象。 只要语法“X（a，b）”有效，其中X是作为比较器传递的值，而a，b是要比较的元素，sort函数的相同实现将起作用。 并且因为我的greater对象重载了operator（），所以该语法对于此对象和我们之前传递的函数指针都是有效的。 STL代码通过利用这样的技巧免费获得许多功能。 由于C ++模板的工作方式，函数的相同实现适用于非常不同的参数类型。

Answer 2

STL是标准模板库。 它是C ++标准库的子集。

STL提供有用算法和容器的通用实现。

容器提供了在程序中存储数据的任何简单方法，然后查找，排序和执行对该数据的其他计算。

Answer 3

标准模板库是在C ++标准化之前用C ++编写的库。 它包括很酷的东西，如排序算法和容器（和迭代器，使用这些功能）。

在1998年标准化时， C ++标准库的部分内容基于STL的部分内容; 它是自进化以来（通过2003标准，特别是现在使用C ++ 0x）。

• C ++标准库由各种编译器供应商（及其朋友）实现，并附带您最喜欢的工具链。
• 这就是你实际上可能会使用的：STL现在已经过时了。

_{请注意，许多程序员（包括一些多产的书籍作者） 仍然习惯使用术语 “STL”来引用C ++标准库（或最初基于STL的部分），即使这是不正确的。 只要你知道技术上的区别，你应该没问题。}

希望这可以帮助。

Answer 4

如果您不是C ++程序员，标准模板库的实现对您来说毫无价值。 但是，这些想法超越了任何编程语言。

它是一个数据结构库（例如，地图，列表，向量等）。 它包括用于抽象遍历这些数据结构的迭代器，以及用于对它们进行操作的算法。 其他语言也使用这些想法，所以如果你用一种语言学习它们，他们就会熟悉其他语言。

Answer 5

STL是标准模板库。 它是一个可以使用的函数和类库。 它具有许多基本计算机科学的基本算法和数据结构。 如果您打算继续使用C ++，那么您应该计划学习这个或另一个资源库。

该代码被世界上许多人使用，因此您可以放心地对代码进行了充分测试并且众所周知。

Answer 6

它是一个使某些事情变得更容易的库，比如字符串操作，向量，链表等等.STL可以让你不必编写一些低级代码，让你更专注于应用程序代码。