原文鏈接：http://net.pku.edu.cn/~yhf/UsingSTL.htm

三十分鐘掌握STL這是本小人書匪蝙。原名是《using stl》阐斜，不知道是誰寫的奶段。不過我倒覺得很有趣则吟，所以化了兩個晚上把它翻譯出來疲酌。我沒有對翻譯出來的內容校驗過北秽。如果你沒法在三十分鐘內覺得有所收獲葡幸，那么趕緊扔了它。文中我省略了很多東西羡儿。心疼那礼患，浪費我兩個晚上。譯者：karycontact:karymay@163.net

1. STL概述

STL的一個重要特點是數(shù)據(jù)結構和算法的分離。盡管這是個簡單的概念缅叠，但這種分離確實使得STL變得非常通用悄泥。例如，由于STL的sort()函數(shù)是完全通用的肤粱，你可以用它來操作幾乎任何數(shù)據(jù)集合弹囚，包括鏈表，容器和數(shù)組领曼。

Tips：STL算法作為模板函數(shù)提供鸥鹉。為了和其他組件相區(qū)別，在本書中STL算法以后接一對圓括弧的方式表示庶骄，例如sort()毁渗。

STL另一個重要特性是它不是面向對象的。為了具有足夠通用性单刁，STL主要依賴于模板而不是封裝灸异，繼承和虛函數(shù)（多態(tài)性）——OOP的三個要素。你在STL中找不到任何明顯的類繼承關系羔飞。這好像是一種倒退肺樟，但這正好是使得STL的組件具有廣泛通用性的底層特征。另外逻淌，由于STL是基于模板么伯，內聯(lián)函數(shù)的使用使得生成的代碼短小高效。

Tips:確保在編譯使用了STL的程序中至少要使用-O優(yōu)化來保證內聯(lián)擴展卡儒。

STL提供了大量的模板類和函數(shù)田柔，可以在OOP和常規(guī)編程中使用。所有的STL的大約50個算法都是完全通用的骨望，而且不依賴于任何特定的數(shù)據(jù)類型凯楔。下面的小節(jié)說明了三個基本的STL組件：

1）迭代器提供了訪問容器中對象的方法。例如锦募，可以使用一對迭代器指定list或vector中的一定范圍的對象。迭代器就如同一個指針邻遏。事實上糠亩，C++的指針也是一種迭代器。但是准验，迭代器也可以是那些定義了operator*()以及其他類似于指針的操作符地方法的類對象赎线。

2）容器是一種數(shù)據(jù)結構，如list糊饱，vector垂寥，和deques?，以模板類的方法提供。為了訪問容器中的數(shù)據(jù)滞项，可以使用由容器類輸出的迭代器狭归。

3）算法是用來操作容器中的數(shù)據(jù)的模板函數(shù)敦迄。例如棵癣，STL用sort()來對一個vector中的數(shù)據(jù)進行排序，用find()來搜索一個list中的對象荸频。函數(shù)本身與他們操作的數(shù)據(jù)的結構和類型無關戏仓，因此他們可以在從簡單數(shù)組到高度復雜容器的任何數(shù)據(jù)結構上使用疚宇。

2. 頭文件

為了避免和其他頭文件沖突，?STL的頭文件不再使用常規(guī)的.h擴展赏殃。為了包含標準的string類敷待，迭代器和算法，用下面的指示符：#include <string>?#include <vector>?#include <algorithm>

如果你查看STL的頭文件仁热，你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h這樣的頭文件榜揖。由于這些名字在各種STL實現(xiàn)之間都可能不同，你應該避免使用這些名字來引用這些頭文件股耽。為了確备校可移植性，使用相應的沒有.h后綴的文件名物蝙。

3. 命名空間

你的編譯器可能不能識別名字空間炎滞。名字空間就好像一個信封，將標志符封裝在另一個名字中诬乞。標志符只在名字空間中存在册赛，因而避免了和其他標志符沖突。例如震嫉，可能有其他庫和程序模塊定義了sort()函數(shù)森瘪，為了避免和STL地sort()算法沖突，STL的sort()以及其他標志符都封裝在名字空間std中票堵。STL的sort()算法編譯為std::sort()扼睬，從而避免了名字沖突。盡管你的編譯器可能沒有實現(xiàn)名字空間悴势，你仍然可以使用他們窗宇。為了使用STL，可以將下面的指示符插入到你的源代碼文件中特纤，典型地是在所有的#include指示符的后面加入：using namespace std;

4. 迭代器

迭代器提供對一個容器中的對象的訪問方法军俊，并且定義了容器中對象的范圍。迭代器就如同一個指針捧存。事實上粪躬，C++的指針也是一種迭代器担败。但是，迭代器不僅僅是指針镰官，因此你不能認為他們一定具有地址值提前。例如，一個數(shù)組索引朋魔，也可以認為是一種迭代器岖研。迭代器有各種不同的創(chuàng)建方法。程序可能把迭代器作為一個變量創(chuàng)建警检。

一個STL容器類可能為了使用一個特定類型的數(shù)據(jù)而創(chuàng)建一個迭代器孙援。作為指針，必須能夠使用*操作符類獲取數(shù)據(jù)扇雕。你還可以使用其他數(shù)學操作符如++拓售。典型的，++操作符用來遞增迭代器镶奉，以訪問容器中的下一個對象础淤。如果迭代器到達了容器中的最后一個元素的后面，則迭代器變成past-the-end值哨苛。使用一個past-the-end值得指針來訪問對象是非法的鸽凶，就好像使用NULL或為初始化的指針一樣。

Tips: STL不保證可以從一個迭代器來抵達另一個迭代器建峭。例如玻侥，當對一個集合中的對象排序時，如果你在不同的結構中指定了兩個迭代器亿蒸，第二個迭代器無法從第一個迭代器抵達凑兰，此時程序注定要失敗。這是STL靈活性的一個代價边锁。STL不保證檢測毫無道理的錯誤姑食。

4.1 迭代器的類型

對于STL數(shù)據(jù)結構和算法，你可以使用五種迭代器茅坛。下面簡要說明了這五種類型：

·????????Input iterators?提供對數(shù)據(jù)的只讀訪問音半。

·????????Output iterators?提供對數(shù)據(jù)的只寫訪問

·????????Forward iterators?提供讀寫操作，并能向前推進迭代器贡蓖。

·????????Bidirectional iterators提供讀寫操作祟剔，并能向前和向后操作。

·????????Random access iterators提供讀寫操作摩梧，并能在數(shù)據(jù)中隨機移動。

盡管各種不同的STL實現(xiàn)細節(jié)方面有所不同宣旱，還是可以將上面的迭代器想象為一種類繼承關系仅父。從這個意義上說，下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由于這種繼承關系笙纤，你可以將一個Forward迭代器作為一個output或input迭代器使用耗溜。同樣，如果一個算法要求是一個bidirectional 迭代器省容，那么只能使用該種類型和隨機訪問迭代器抖拴。

4.2 指針迭代器

正如下面的小程序顯示的，一個指針也是一種迭代器腥椒。該程序同樣顯示了STL的一個主要特性——它不只是能夠用于它自己的類類型阿宅，而且也能用于任何C或C++類型。例子見原鏈接笼蛛。iterdemo.cpp

Tips: 必須記住STL使用的是模板洒放。因此，STL函數(shù)自動根據(jù)它們使用的數(shù)據(jù)類型來構造滨砍。

4.3 容器迭代器

盡管C++指針也是迭代器往湿，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一樣惋戏，與將迭代器申明為指針變量不同的是领追，你可以使用容器類方法來獲取迭代器對象。兩個典型的容器類方法是begin()和end()响逢。它們在大多數(shù)容器中表示整個容器范圍绒窑。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向順序指定對象范圍龄句。下面的程序創(chuàng)建了一個矢量容器（STL的和數(shù)組等價的對象）回论，并使用迭代器在其中搜索。該程序和前一章中的程序相同分歇。Listing 2. vectdemo.cpp

4.4 常量迭代器

和指針一樣傀蓉，你可以給一個迭代器賦值。例如职抡，首先申明一個迭代器：vector::iterator first;該語句創(chuàng)建了一個vector類的迭代器葬燎。下面的語句將該迭代器設置到intVector的第一個對象，并將它指向的對象值設置為123缚甩，first = intVector.begin();*first = 123;這種賦值對于大多數(shù)容器類都是允許的谱净，除了只讀變量。

5 使用迭代器編程

你已經見到了迭代器的一些例子擅威，現(xiàn)在我們將關注每種特定的迭代器如何使用壕探。由于使用迭代器需要關于STL容器類和算法的知識，在閱讀了后面的兩章后你可能需要重新復習一下本章內容郊丛。

5.1輸入迭代器

輸入迭代器是最普通的類型李请。輸入迭代器至少能夠使用==和!=測試是否相等瞧筛；使用*來訪問數(shù)據(jù)；使用++操作來遞推迭代器到下一個元素或到達past-the-end?值导盅。為了理解迭代器和STL函數(shù)是如何使用它們的较幌，現(xiàn)在來看一下find()模板函數(shù)的定義：template InputIterator find(? InputIterator first, InputIterator last, const T& value) {??? while (first != last && *first != value) ++first;??? return first;? }注意在find()算法中，注意如果first和last指向不同的容器白翻，該算法可能陷入死循環(huán)乍炉。

5.2 輸出迭代器

輸出迭代器缺省只寫，通常用于將數(shù)據(jù)從一個位置拷貝到另一個位置滤馍。由于輸出迭代器無法讀取對象岛琼，因此你不會在任何搜索和其他算法中使用它。要想讀取一個拷貝的值纪蜒，必須使用另一個輸入迭代器（或它的繼承迭代器）衷恭。Listing 3. outiter.cpp

5.3 前推迭代器

前推迭代器能夠讀寫數(shù)據(jù)值，并能夠向前推進到下一個值纯续。但是沒法遞減随珠。replace()算法顯示了前推迭代器的使用方法。template void replace (ForwardIterator first,????????????? ForwardIterator last,????????????? const T& old_value,????????????? const T& new_value);使用replace()將[first,last]范圍內的所有值為old_value的對象替換為new_value猬错。:replace(vdouble.begin(), vdouble.end(), 1.5, 3.14159);

5.4雙向迭代器

雙向迭代器要求能夠增減窗看。如reverse()算法要求兩個雙向迭代器作為參數(shù):template void reverse (BidirectionalIterator first, ?BidirectionalIterator last);使用reverse()函數(shù)來對容器進行逆向排序:reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());

5.5隨機訪問迭代器

隨機訪問迭代器能夠以任意順序訪問數(shù)據(jù)，并能用于讀寫數(shù)據(jù)（不是const的C++指針也是隨機訪問迭代器）倦炒。STL的排序和搜索函數(shù)使用隨機訪問迭代器显沈。隨機訪問迭代器可以使用關系操作符作比較。random_shuffle()?函數(shù)隨機打亂原先的順序逢唤。申明為：template void random_shuffle (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);使用方法：random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());

6. 迭代器技術

要學會使用迭代器和容器以及算法拉讯，需要學習下面的新技術。

6.1 流和迭代器

本書的很多例子程序使用I/O流語句來讀寫數(shù)據(jù)鳖藕。對于迭代器魔慷，有另一種方法使用流和標準函數(shù)。理解的要點是將輸入/輸出流作為容器看待著恩。因此院尔，任何接受迭代器參數(shù)的算法都可以和流一起工作。Listing 4. outstrm.cpp

6.2?插入迭代器

插入迭代器用于將值插入到容器中喉誊。它們也叫做適配器邀摆，因為它們將容器適配或轉化為一個迭代器，并用于copy()這樣的算法中伍茄。例如栋盹，一個程序定義了一個鏈表和一個矢量容器:list dList;vector dVector;通過使用front_inserter迭代器對象，可以只用單個copy()語句就完成將矢量中的對象插入到鏈表前端的操作：copy(dVector.begin(), dVector.end(), front_inserter(dList));

三種插入迭代器如下：

· ? ? ? ?inserters 普通插入器?將對象插入到容器任何對象的前面敷矫。

·????????Front inserters?將對象插入到數(shù)據(jù)集的前面——例如贞盯，鏈表表頭音念。

·????????Back inserters?將對象插入到集合的尾部——例如，矢量的尾部躏敢，導致矢量容器擴展。如果出現(xiàn)past-the-end 則默認插入尾部整葡。

使用插入迭代器可能導致容器中的其他對象移動位置件余，因而使得現(xiàn)存的迭代器非法。例如遭居，將一個對象插入到矢量容器將導致其他值移動位置以騰出空間啼器。一般來說，插入到象鏈表這樣的結構中更為有效俱萍，因為它們不會導致其他對象移動端壳。Listing 5. insert.cpp

6.3混合迭代器

函數(shù)在涉及到容器和算法的操作中，還有兩個迭代器函數(shù)非常有用：

·????????advance()?按指定的數(shù)目增減迭代器枪蘑。

·????????distance()?返回到達一個迭代器所需（遞增）操作的數(shù)目损谦。

advance()函數(shù)接受兩個參數(shù)。第二個參數(shù)是向前推進的數(shù)目岳颇。對于前推迭代器照捡，該值必須為正，而對于雙向迭代器和隨機訪問迭代器话侧，該值可以為負栗精。使用 distance()函數(shù)來返回到達另一個迭代器所需要的步驟。注意distance()函數(shù)是迭代的瞻鹏，也就是說悲立，它遞增第三個參數(shù)。因此新博，你必須初始化該參數(shù)薪夕。未初始化該參數(shù)幾乎注定要失敗。

7. 函數(shù)和函數(shù)對象

STL中叭披，函數(shù)被稱為算法寥殖，也就是說它們和標準C庫函數(shù)相比，它們更為通用涩蜘。STL算法通過重載operator()函數(shù)實現(xiàn)為模板類或模板函數(shù)嚼贡。這些類用于創(chuàng)建函數(shù)對象，對容器中的數(shù)據(jù)進行各種各樣的操作同诫。下面的幾節(jié)解釋如何使用函數(shù)和函數(shù)對象粤策。

7.1 函數(shù)和斷言

經常需要對容器中的數(shù)據(jù)進行用戶自定義的操作。例如误窖，你可能希望遍歷一個容器中所有對象的STL算法能夠回調自己的函數(shù)叮盘。所謂斷言函數(shù)秩贰，就是返回bool值的函數(shù)。

7.2 函數(shù)對象

除了給STL算法傳遞一個回調函數(shù)柔吼，你還可能需要傳遞一個類對象以便執(zhí)行更復雜的操作毒费。這樣的一個對象就叫做函數(shù)對象。實際上函數(shù)對象就是一個類愈魏，但它和回調函數(shù)一樣可以被回調觅玻。例如，在函數(shù)對象每次被for_each()或find_if()函數(shù)調用時可以保留統(tǒng)計信息培漏。函數(shù)對象是通過重載operator()()實現(xiàn)的溪厘。如果TanyClass定義了opeator()(),那么就可以這么使用：TAnyClass object;? // Construct objectobject();????????? // Calls TAnyClass::operator()() functionfor_each(v.begin(), v.end(), object);

STL定義了幾個函數(shù)對象。由于它們是模板牌柄，所以能夠用于任何類型畸悬，包括C/C++固有的數(shù)據(jù)類型，如long珊佣。有些函數(shù)對象從名字中就可以看出它的用途蹋宦，如plus()和multiplies()。類似的greater()和less-equal()用于比較兩個值彩扔。

Tips: 有些版本的ANSI C++定義了times()函數(shù)對象妆档，而GNU C++把它命名為multiplies()。使用時必須包含頭文件虫碉。一個有用的函數(shù)對象的應用是accumulate()?算法贾惦。該函數(shù)計算容器中所有值的總和。記住這樣的值不一定是簡單的類型敦捧，通過重載operator+()须板，也可以是類對象。Listing 8. accum.cpp??

引言：如果你想深入了解STL到底是怎么實現(xiàn)的兢卵，最好的辦法是寫個簡單的程序习瑰，將程序中涉及到的模板源碼給copy下來，稍作整理秽荤，就能看懂了甜奄。所以沒有必要去買什么《STL源碼剖析》之類的書籍，那些書可能反而浪費時間窃款】涡郑』

7.2.1 發(fā)生器函數(shù)對象

有一類有用的函數(shù)對象是“發(fā)生器”(generator)。這類函數(shù)有自己的內存晨继，也就是說它能夠從先前的調用中記住一個值烟阐。例如隨機數(shù)發(fā)生器函數(shù)。普通的C程序員使用靜態(tài)或全局變量 “記憶”上次調用的結果。但這樣做的缺點是該函數(shù)無法和它的數(shù)據(jù)相分離『還有個缺點是要用TLS才能線程安全』蜒茄。顯然唉擂，使用類來封裝一塊：“內存”更安全可靠。先看一下例子：Listing 9. randfunc.cpp

關于常量引用的一點小麻煩（不翻譯了檀葛，VC下將例子中的const去掉）發(fā)生器函數(shù)類對象下面的例子說明發(fā)生器函數(shù)類對象的使用玩祟。Listing 10. fiborand.cpp該程序用完全不通的方法使用使用rand_shuffle。Fibonacci 發(fā)生器封裝在一個類中屿聋，該類能從先前的“使用”中記憶運行結果卵凑。在本例中，類FiboRand?維護了一個數(shù)組和兩個索引變量I和j胜臊。FiboRand類繼承自unary_function()?模板:template class FiboRand : public unary_function {...Arg是用戶自定義數(shù)據(jù)類型。該類還定以了兩個成員函數(shù)伙判，一個是構造函數(shù)象对，另一個是operator()（）函數(shù)，該操作符允許random_shuffle()算法象一個函數(shù)一樣“調用”一個FiboRand對象宴抚。

7.2.2 綁定器函數(shù)對象

一個綁定器使用另一個函數(shù)對象f()和參數(shù)值V創(chuàng)建一個函數(shù)對象勒魔。被綁定函數(shù)對象必須為雙目函數(shù)，也就是說有兩個參數(shù),A和B菇曲。STL 中的綁定器有：

·????????bind1st()?創(chuàng)建一個函數(shù)對象冠绢，該函數(shù)對象將值V作為第一個參數(shù)A。

·????????bind2nd()創(chuàng)建一個函數(shù)對象常潮，該函數(shù)對象將值V作為第二個參數(shù)B弟胀。

舉例如下：Listing 11. binder.cpp#include #include #include #include ?using namespace std;?// Dataint iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};list aList(iarray, iarray + 10);?int main(){? int k = 0;? count_if(aList.begin(), aList.end(),??? bind1st(greater(), 8), k);? cout << "Number elements < 8 == " << k << endl;? return 0;}Algorithm?count_if()計算滿足特定條件的元素的數(shù)目。?這是通過將一個函數(shù)對象和一個參數(shù)捆綁到為一個對象喊式，并將該對象作為算法的第三個參數(shù)實現(xiàn)的孵户。 注意這個表達式:bind1st(greater(), 8)該表達式將greater()和一個參數(shù)值8捆綁為一個函數(shù)對象。由于使用了bind1st()岔留，所以該函數(shù)相當于計算下述表達式：8 > q表達式中的q是容器中的對象夏哭。因此，完整的表達式count_if(aList.begin(), aList.end(),? bind1st(greater(), 8), k);計算所有小于或等于8的對象的數(shù)目献联。

7.2.3 否定函數(shù)對象

所謂否定(negator)函數(shù)對象竖配，就是它從另一個函數(shù)對象創(chuàng)建而來，如果原先的函數(shù)返回真里逆，則否定函數(shù)對象返回假进胯。有兩個否定函數(shù)對象：not1()和not2()。not1()接受單目函數(shù)對象运悲，not2()接受雙目函數(shù)對象龄减。否定函數(shù)對象通常和綁定器一起使用。例如班眯，上節(jié)中用bind1nd來搜索q<=8的值：? count_if(aList.begin(), aList.end(),??? bind1st(greater(), 8), k);如果要搜索q>8的對象希停，則用bind2st烁巫。而現(xiàn)在可以這樣寫：start = find_if(aList.begin(), aList.end(), ? not1(bind1nd(greater(), 6)));你必須使用not1，因為bind1nd返回單目函數(shù)宠能。

8. 總結

使用標準模板庫?(STL)盡管很多程序員仍然在使用標準C函數(shù)亚隙，但是這就好像騎著毛驢尋找Mercedes一樣。你當然最終也會到達目標违崇，但是你浪費了很多時間阿弃。盡管有時候使用標準C函數(shù)確實方便(如使用sprintf()進行格式化輸出)。但是C函數(shù)不使用異常機制來報告錯誤羞延，也不適合處理新的數(shù)據(jù)類型渣淳。而且標準C函數(shù)經常使用內存分配技術，沒有經驗的程序員很容易寫出bug來伴箩。.C++標準庫則提供了更為安全入愧，更為靈活的數(shù)據(jù)集處理方式。STL最初由HP實驗室的Alexander Stepanov和Meng Lee開發(fā)嗤谚。最近棺蛛，C++標準委員會采納了STL，盡管在不同的實現(xiàn)之間仍有細節(jié)差別巩步。STL的最主要的兩個特點：數(shù)據(jù)結構和算法的分離旁赊，非面向對象本質。訪問對象是通過象指針一樣的迭代器實現(xiàn)的椅野；容器是象鏈表终畅，矢量之類的數(shù)據(jù)結構，并按模板方式提供鳄橘；算法是函數(shù)模板声离，用于操作容器中的數(shù)據(jù)。由于STL以模板為基礎瘫怜，所以能用于任何數(shù)據(jù)類型和結構术徊。