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C++ STL6大组件

ops 2025/7/29 20:42:43

为了建立数据结构和算法的一套标准，并且降低他们之间的耦合关系，以提升各自的独立性、弹性、交互操作性(相互合作性,interoperability),诞生了STL。

STL提供了六大组件，彼此之间可以组合套用，这六大组件分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器。

容器：

各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据，从实现角度来看，STL容器是一种class template。

算法：

各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each。从实现的角度来看，STL算法是一种function tempalte.

迭代器：

扮演了容器与算法之间的胶合剂，共有五种类型，从实现角度来看，迭代器是一种将operator* , operator-> , operator++,operator–等指针相关操作予以重载的class template. 所有STL容器都附带有自己专属的迭代器，只有容器的设计者才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

仿函数：

行为类似函数，可作为算法的某种策略。从实现角度来看，仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

作用

仿函数（也称为函数对象）是重载了operator()的类或结构体对象，可以像函数一样被调用。在STL中，仿函数主要用于算法中作为回调函数，提供灵活的比较、运算等操作。

使用方法

1. 预定义仿函数

STL提供了一些常用的仿函数在<functional>头文件中：

#include <functional>
#include <algorithm>
#include <vector>std::vector<int> v = {1, 4, 2, 8, 5};// 算术仿函数
std::plus<int> add;        // 加法
int sum = add(3, 5);       // 8// 比较仿函数
std::sort(v.begin(), v.end(), std::greater<int>());  // 降序排序// 逻辑仿函数
std::logical_and<bool> and_op;
bool res = and_op(true, false);  // false

2. 自定义仿函数

// 自定义仿函数
struct Square {int operator()(int x) const {return x * x;}
};std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4};
std::transform(nums.begin(), nums.end(), nums.begin(), Square());
// nums 变为 {1, 4, 9, 16}

3. 带状态的仿函数

class Threshold {int threshold;
public:Threshold(int t) : threshold(t) {}bool operator()(int x) const {return x > threshold;}
};std::vector<int> values = {5, 10, 15, 20};
auto it = std::find_if(values.begin(), values.end(), Threshold(12));
// 找到第一个大于12的元素15

适配器：

一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。

作用

适配器是一种设计模式，用于将已有的接口转换为另一种接口，使其能够与其他组件协同工作。

主要类型及使用方法

1. 容器适配器

#include <stack>
#include <vector>// 默认基于deque，也可以指定底层容器
std::stack<int> s1; // 基于vector的栈
std::stack<int, std::vector<int>> s2;s1.push(1);  // 压栈
s1.push(2);
s1.push(3);while(!s1.empty()) {std::cout << s1.top() << " ";  // 3 2 1s1.pop();
}