C++标准模板库（Standard Template Library，STL）是C++标准库的一部分，它提供了一组通用的、可重用的模板类和函数，旨在简化数据结构和算法的实现。STL主要由以下几个部分组成：
- 容器（Containers）：用于存储数据的对象。
- 算法（Algorithms）：对容器中的数据进行操作的函数。
- 迭代器（Iterators）：用于遍历容器中的元素的对象。
- 仿函数（Functors）：可以像函数一样被调用的对象。
接下来，我们将详细讨论这几个部分，并通过示例代码进一步解释它们的用法。
一、容器（Containers）
STL 提供了多种类型的容器，每种容器都有其特定的使用场景。常见的容器包括：
1. 序列容器（Sequence Containers）
序列容器保持元素的线性顺序。
vector：
- 动态数组，提供快速随机访问。
- 尺寸可动态调整。
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
vec.push_back(6); // 添加元素
for (int num : vec) {
std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5 6
}
return 0;
}list：
- 双向链表，适用于频繁插入和删除的情况。
#include <iostream>
#include <list>
int main() {
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4};
lst.push_back(5); // 尾部插入
lst.push_front(0); // 头部插入
for (int num : lst) {
std::cout << num << " "; // 输出：0 1 2 3 4 5
}
return 0;
}deque：
- 双端队列，可以在两端快速插入和删除元素。
#include <iostream>
#include <deque>
int main() {
std::deque<int> deq = {1, 2, 3};
deq.push_front(0); // 头部插入
deq.push_back(4); // 尾部插入
for (int num : deq) {
std::cout << num << " "; // 输出：0 1 2 3 4
}
return 0;
}2. 关联容器（Associative Containers）
关联容器根据键值进行组织和查找。
set：
- 存储唯一元素，并根据键自动排序。
#include <iostream>
#include <set>
int main() {
std::set<int> s = {3, 1, 4, 2};
s.insert(5); // 插入元素
for (int num : s) {
std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5
}
return 0;
}map：
- 存储键值对，键唯一，自动排序。
#include <iostream>
#include <map>
int main() {
std::map<std::string, int> ages = {
{"Alice", 30},
{"Bob", 25}
};
ages["Charlie"] = 35; // 插入或更新
for (const auto& pair : ages) {
std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl; // 输出：Alice: 30 Bob: 25 Charlie: 35
}
return 0;
}3. 无序容器（Unordered Containers）
无序容器使用哈希表来存储元素，并提供快速的查找。
unordered_set：
- 存储唯一元素，但不保持顺序。
#include <iostream>
#include <unordered_set>
int main() {
std::unordered_set<int> us = {3, 1, 4, 2};
us.insert(5);
for (int num : us) {
std::cout << num << " "; // 输出顺序不定
}
return 0;
}unordered_map：
- 存储键值对，但不保持键的顺序。
#include <iostream>
#include <unordered_map>
int main() {
std::unordered_map<std::string, int> ages = {
{"Alice", 30},
{"Bob", 25}
};
ages["Charlie"] = 35;
for (const auto& pair : ages) {
std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl; // 输出顺序不定
}
return 0;
}二、迭代器（Iterators）
迭代器是用于遍历容器中元素的对象，可以看作是指向容器元素的指针。STL 提供了多种类型的迭代器。
1. 基本使用
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
std::cout << *it << " "; // 输出：1 2 3 4 5
}
return 0;
}2. 范围-based for 循环
C++11 引入了范围-based for 循环，使得遍历容器更加简洁：
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int num : vec) {
std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5
}
return 0;
}三、算法（Algorithms）
STL 提供了多种常用的算法，这些算法可以直接应用于容器，使用迭代器作为参数。
1. 排序（Sort）
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> vec = {5, 3, 4, 1, 2};
std::sort(vec.begin(), vec.end()); // 按升序排序
for (int num : vec) {
std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5
}
return 0;
}2. 查找（Find）
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 3); // 查找值为3的元素
if (it != vec.end()) {
std::cout << "Found: " << *it << std::endl; // 输出：Found: 3
}
return 0;
}四、仿函数（Functors）
仿函数是可以像普通函数一样被调用的对象。C++ 中，仿函数通常通过重载 operator() 来实现。
#include <iostream>
class Add {
public:
int operator()(int a, int b) {
return a + b;
}
};
int main() {
Add add;
std::cout << add(2, 3) << std::endl; // 输出：5
return 0;
}仿函数在 STL 中非常有用，尤其是在使用算法时，可以直接传递仿函数实例作为参数
