一、引言

最近這段時間一直都在自學C++，所以這裡總結下自己這段時間的學習過程，通過這種方式來鞏固自己學到的內容和以備後面複習所用，另外，希望這系列文章可以幫助到其他自學C++的朋友們。

由於本人之前主要研究C#語言，在自學C++的過程中，經常會把C++中內容與C#中內容進行對比來理解，所以這系列文章的內容也會與C#進行比較，從而來說明語言都是想通的，只要你掌握好一門語言，學習其他語言都可以舉一反三。

二、STL是什麼

STL全稱為Standard Template Library，即標準模板庫，該庫提供一些常用的容器物件和一些通用的演算法等，大家可以理解STL就是一個庫，該庫幫我們封裝了很多容器類和通用的方法，我們可以通過呼叫該庫中封裝好的方法和容器類來進行程式設計，相比C#而言，STL就好比.NET類庫中的某個DLL，例如，C# 中，List<T>類存在於mscorlib.dll中System.Collections.Generic名稱空間下，C++ 中，list<T>存在於list標頭檔案中std名稱空間下，所以C++程式碼中要使用list<T>容器（在C++中把list成為容器，即一系列元素的集合），必須先通過#include <list>引入list標頭檔案，類似與C#中的新增mscorlib.dll引言，再使用use namespace std引入名稱空間，類似與C#中using System.Collections.Generic程式碼。

三、STL 六大元件

STL通過模板抽象了基於資料結構之上的普遍行為，形成了獨特的STL演算法。在STL中，這些資料結構成為容器。在容器和演算法之間通過中間體：迭代器來進行連線，迭代器可以看做是資料結構和演算法之間的紐帶，它降低了資料結構和演算法之間的耦合度。STL中國又包括六大核心元件，它們分別是：

• 容器（Container）
• 演算法（Algorithm）
• 迭代器（Iterator）
• 函式物件，又稱仿函式（Function object）
• 介面卡（Adaptor）
• 空間配置器（Allocator）

3.1 容器

STL中容器可分為序列式容器和關聯式容器，其中，序列式容器的每個元素的位置取決於元素被插入時設定的位置，和元素值本身無關，而，關聯式容器的元素位置取決於特定的排序規則，和插入順序無關。意思就說，序列式容器中每個元素的位置與插入的順序對應，而關聯式容器中元素會根據特定的排序規則對每個元素進行排序，與元素插入的順序無關，更多內容可以參考本系列後面文章介紹。

3.2 演算法

3.3 迭代器

STL實現要點是將容器和演算法分開，使兩者彼此獨立。迭代器使兩個聯絡起來，迭代器提供訪問容器中的方法。迭代器實質上是一種智慧指標，它過載了->和*操作符。事實上，C++指標也是一種迭代器。在C#中同樣有迭代器的概念，具體參考MSDN：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dscyy5s0(v=vs.90).aspx，不同的是，在C++ 中迭代器分為五類，這五類分別為：

1. 輸入迭代器（Input Iterator）——提供對資料的只讀訪問；
2. 輸出迭代器（Output Iterator）——提供對資料的只寫訪問；
3. 前推迭代器（Forward Iterator）——提供對資料的讀寫操作，並能向前推進的迭代器；
4. 雙向迭代器（Bidirectional Iterator）——提供對資料的讀寫操作，並能向前和向後操作；
5. 隨機訪問迭代器（Random Access Iterator）——提供對資料的讀寫操作，並能在資料中隨機移動。

3.4 函式物件

函式物件，又稱為仿函式，STL中的函式物件就是過載了運算子()的模板類的物件，因為該類物件的呼叫方式類似與函式的呼叫方式，所以稱為函式物件，函式物件類似於C#中的委託物件，熟悉C#的朋友肯定知道，我們可以隱式地呼叫委託，即委託物件(實參)，更多關於委託內容可以參考我的博文：委託的本質論。

3.5 介面卡

介面卡是用來修改其他元件介面，與設計模式中的介面卡模的達到的效果是一樣的。STL中定義了3種形式的介面卡：容器介面卡、迭代器適配和函式介面卡。

容器介面卡——包括棧（stack）、佇列（queue）和優先佇列（priority_queue），容器介面卡是對基本容器型別進行進一步的封裝，從而轉換為新的介面型別。

迭代器介面卡——對STL中基本迭代器的功能進行擴充套件，該類介面卡包括反向迭代器、插入迭代器和流迭代器。

函式介面卡——通過轉換或修改來擴充套件其他函式物件的功能。該類介面卡有否定器、繫結器和函式指標介面卡。函式物件介面卡的作用就是使函式轉化為函式物件，或將多引數的函式物件轉換為少引數的函式物件，如STL中bind2nd()就是繫結器。

3.6 空間配置器

當容器中儲存的是使用者自定義型別資料時，有的資料型別結構簡單，佔用的空間很小，而有的資料型別結構複雜，佔用的記憶體空間較大；並且有的應用程式需要頻繁地進行資料的插入刪除操作，這樣就需要對記憶體空間進行頻繁地申請和釋放工作，然而對記憶體的頻繁操作，會產生嚴重的效能問題，為了解決這個問題，STL中提供了兩個空間配置器，一個是簡單空間配置器，僅僅對C執行庫中malloc和free進行了簡單的封裝操作，另一個是“基於記憶體池的控制元件配置器”，即容器在每次申請記憶體的時候，記憶體池會基於一定的策略，向作業系統申請交大的記憶體空間，從而避免每次都向OS申請記憶體。STL中的空間配置器就是負責記憶體的分配和釋放的工作。

四、STL中容器使用示例

看完STL元件之後，現在我們具體看看如何使用STL中的容器進行程式設計，下面示例是對vector容器進行簡單的幾個操作。具體程式碼如下：

#include <iostream>
// 要使用vector容器必須加入vector標頭檔案
#include <vector>
// 引入演算法標頭檔案
#include <algorithm>
// 引入std名稱空間，如果不引入名稱空間，則必須像std::vector這樣方式來使用vector容器
using namespace std;

void main()
{
	// 初始化vector容器物件
	vector<int> vec;
	for(int i=0;i<10;i++)
	{
		// 向vector中新增一個元素
		vec.push_back(i);
	}

	// 使用陣列初始化vector容器
	int a[]={3,2,1,0,9,5};
	vector<int> vec2(a,a+6); // 使用a陣列第一位到第六位來初始化vector容器

	// 定義迭代器物件
	vector<int>::iterator begin;

	// 遍歷vector集合
	for(begin =vec.begin();begin!=vec.end();begin++)
	{
		// 輸出vector容器中的元素
		cout<<*begin<<"  ";
	}
	cout<<endl;

	// 對vec2容器排序
	sort(vec2.begin(),vec2.end());
	// 遍歷vector集合
	cout<<"對vec2容器排序後的結果："<<endl;
	for(begin =vec2.begin();begin!=vec2.end();begin++)
	{
		// 輸出排序後vec2容器中的元素	
		cout<<*begin<<"  ";
	}
	cout<<endl;
}

五、小結