C++ STL编程轻松入门

2018-12-21 12:51

C++ STL编程轻松入门



  作为C++标准不可缺少的一部分,STL应该是渗透在C++程序的角角落落里的。STL不是实验室里的宠儿,也不是程序员桌上的摆设,她的激动人心并非昙花一现。本教程旨在传播普及STL的基础知识,若能借此机会为STL的推广做些力所能及的事情,到也是件让人愉快的事情。

  STL是最新的C++标准函数库中的一个子集,这个庞大的子集占据了整个库的大约80%的分量。而作为在实现STL过程中扮演关键角色的模板则充斥了几乎整个C++标准函数库。在这里,我们有必要看一看C++标准函数库里包含了哪些内容,其中又有哪些是属于标准模板库(即STL)的。

  C++标准函数库为C++程序员们提供了一个可扩展的基础性框架。我们从中可以获得极大的便利,同时也可以通过继承现有类,自己编制符合接口规范的容器、算法、迭代子等方式对之进行扩展。它大致包含了如下几个组件:

  C标准函数库,基本保持了与原有C语言程序库的良好兼容,尽管有些微变化。人们总会忍不住留恋过去的美好岁月,如果你曾经是一个C程序员,对这一点一定体会颇深。或许有一点会让你觉得奇怪,那就是在C++标准库中存在两套C的函数库,一套是带有.h扩展名的(比如stdio.h),而另一套则没有(比如cstdio)。它们确实没有太大的不同。

  语言支持(language support)部分,包含了一些标准类型的定义以及其他特性的定义,这些内容,被用于标准库的其他地方或是具体的应用程序中。

  通用工具(general utilities)部分,这部分内容为C++标准库的其他部分提供支持,当然你也可以在自己的程序中调用相应功能。比如:动态内存管理工具,日期/时间处理工具。记住,这里的内容也已经被泛化了(即采用了模板机制)。

  字符串(string)部分,用来代表和处理文本。它提供了足够丰富的功能。事实上,文本是一个string对象,它可以被看作是一个字符序列,字符类型可能是char,或者wchar_t等等。string可以被转换成char*类型,这样便可以和以前所写的C/C++代码和平共处了。因为那时侯除了char*,没有别的。

  国际化(internationalization)部分,作为OOP特性之一的封装机制在这里扮演着消除文化和地域差异的角色,采用locale和facet可以为程序提供众多国际化支持,包括对各种字符集的支持,日期和时间的表示,数值和货币的处理等等。毕竟,在中国和在美国,人们表示日期的习惯是不同的。

  容器(containers)部分,STL的一个重要组成部分,涵盖了许多数据结构,比如前面曾经提到的链表,还有:vector(类似于大小可动态增加的数组)、queue(队列)、stack(堆栈)……。string也可以看作是一个容器,适用于容器的方法同样也适用于string。现在你可以轻松的完成数据结构课程的家庭作业了。

  算法(algorithms)部分,STL的一个重要组成部分,包含了大约70个通用算法,用于操控各种容器,同时也可以操控内建数组。比如:find用于在容器中查找等于某个特定值的元素,for_each用于将某个函数应用到容器中的各个元素上,sort用于对容器中的元素排序。所有这些操作都是在保证执行效率的前提下进行的,所以,如果在你使用了这些算法之后程序变得效率底下,首先一定不要怀疑这些算法本身,仔细检查一下程序的其他地方。

  迭代器(iterators)部分,STL的一个重要组成部分,如果没有迭代器的撮合,容器和算法便无法结合的如此完美。事实上,每个容器都有自己的迭代器,只有容器自己才知道如何访问自己的元素。它有点像指针,算法通过迭代器来定位和操控容器中的元素。

  数值(numerics)部分,包含了一些数学运算功能,提供了复数运算的支持。

  输入/输出(input/output)部分,就是经过模板化了的原有标准库中的iostream部分,它提供了对C++程序输入输出的基本支持。在功能上保持了与原有iostream的兼容,并且增加了异常处理的机制,并支持国际化(internationalization)。

  总体上,在C++标准函数库中,STL主要包含了容器、算法、迭代器。string也可以算做是STL的一部分。