C++ 标准库可以分为两部分：

标准函数库：这个库是由通用的、独立的、不属于任何类的函数组成的。函数库继承自 C 语言。
面向对象类库：这个库是类及其相关函数的集合。

C++ 标准库包含了所有的 C 标准库，为了支持类型安全，做了一定的添加和修改。

标准函数库

标准函数库分为以下几类：

输入/输出 I/O
字符串和字符处理
数学
时间、日期和本地化
动态分配
其他
宽字符函数

面向对象类库
标准的 C++ 面向对象类库定义了大量支持一些常见操作的类，比如输入/输出 I/O、字符串处理、数值处理。面向对象类库包含以下内容：

标准的 C++ I/O 类
String 类
数值类
STL 容器类
STL 算法
STL 函数对象
STL 迭代器
STL 分配器
本地化库
异常处理类
杂项支持库

简单地说，标准模板库（ STL ）是一组模板类和函数，向程序员提供了：

用于存储信息的容器；
用于访问容器存储的信息的迭代器；
用于操作容器内容的算法。

1. STL 容器

容器是用于存储数据的 STL 类， STL 提供了两种类型的容器类：

顺序容器；
关联容器。

另外， STL 还提供了被称为容器适配器（Container Adapter）的类，它们是顺序容器和关联容器的变种，包含的功能有限，用于满足特殊的需求。

1.1 顺序容器

顾名思义，顺序容器按顺序存储数据，如数组和列表。顺序容器具有插入速度快但查找操作相对较慢的特征。

STL 顺序容器如下所示。

std::vector ：操作与动态数组一样，在最后插入数据；可将 vector 视为书架，您可在一端添加和拿走图书。
std::deque ：与 std::vector 类似，但允许在开头插入或删除元素。
std::list ：操作与双向链表一样。可将它视为链条，对象被连接在一起，您可在任何位置添加或删除对象。
std::forward_list ：类似于 std::list ，但是单向链表，只能沿一个方向遍历。

STL vector 类与数组类似，允许随机访问元素，即可使用下标运算符 [] 指定元素在 vector 中的位置（索引），从而直接访问或操作元素。另外， STL vector 是动态数组，因此能够根据应用程序在运行阶段的需求自动调整长度。

为保留数组能够根据位置随机访问元素的特征，大多数 STL vector 实现都将所有元素存储在连续的存储单元中，因此需要调整长度的 vector 通常会降低应用程序的性能，这取决于它包含的对象类型。

可将 STL list 类视为普通链表的 STL 实现。虽然 list 中的元素不能像 STL vector 中的元素那样随机访问，但 list 可使用不连续的内存块组织元素，因此它不像 std::vector 那样需要给内部数组重新分配内存，进而导致性能问题。

1.2 关联容器

关联容器按指定的顺序存储数据，就像词典一样。这将降低插入数据的速度，但在查询方面有很大的优势。

STL 提供的关联容器如下所示。

std::set ：存储各不相同的值，在插入时进行排序；容器的复杂度为对数。
std::unordered_set ：存储各不相同的值，在插入时进行排序；容器的复杂度为常数。这种容器是 C++11 新增的。
std::map ：存储键-值对，并根据唯一的键排序；容器的复杂度为对数。
std::unordered_map ：存储键-值对，并根据唯一的键排序；容器的复杂度为对数。这种容器是 C++11 新增的。
std::multiset ：与 set 类似，但允许存储多个值相同的项，即值不需要是唯一的。
std::unordered_multiset ：与 unordered_set 类似，但允许存储多个值相同的项，即值不需要是唯一的。这种容器是 C++11 新增的。
std::multimap ：与 map 类似，但不要求键是唯一的。
std::unordered_multimap ：与 unordered_map 类似，但不要求键是唯一的。这种容器是 C++11 新增的。

1.3 容器适配器

容器适配器（Container Adapter）是顺序容器和关联容器的变种，其功能有限，用于满足特定的需求。主要的适配器类如下所示。

std::stack ：以 LIFO （后进先出）的方式存储元素，让您能够在栈顶插入（压入）和删除（弹出）元素。
std::queue ：以 FIFO （先进先出）的方式存储元素，让您能够删除最先插入的元素。
std::priority_queue ：以特定顺序存储元素，因为优先级最高的元素总是位于队列开头。

2. STL 迭代器

最简单的迭代器是指针。给定一个指向数组中的第一个元素的指针，可递增该指针使其指向下一个元素，还可直接对当前位置的元素进行操作。

STL 中的迭代器是模板类，从某种程度上说，它们是泛型指针。这些模板类让程序员能够对 STL 容器进行操作。注意，操作也可以是以模板函数的方式提供的 STL 算法，迭代器是一座桥梁，让这些模板函数能够以一致而无缝的方式处理容器，而容器是模板类。

STL 提供的迭代器分两大类。

输入迭代器：通过对输入迭代器解除引用，它将引用对象，而对象可能位于集合中。最严格的输入迭代器确保只能以只读的方式访问对象。
输出迭代器：输出迭代器让程序员对集合执行写入操作。最严格的输出迭代器确保只能执行写入操作。

上述两种基本迭代器可进一步分为三类。

前向迭代器：这是输入迭代器和输出迭代器的一种细化，它允许输入与输出。前向迭代器可以是 const 的，只能读取它指向的对象；也可以改变对象，即可读写对象。前向迭代器通常用于单向链表。
双向迭代器：这是前向迭代器的一种细化，可对其执行递减操作，从而向后移动。双向迭代器通常用于双向链表。
随机访问迭代器：这是对双向迭代器的一种细化，可将其加减一个偏移量，还可将两个迭代器相减以得到集合中两个元素的相对距离。随机访问迭代器通常用于数组。

3. STL 算法

查找、排序和反转等都是标准的编程需求，不应让程序员重复实现这样的功能。因此 STL 以 STL 算法的方式提供这些函数，通过结合使用这些函数和迭代器，程序员可对容器执行一些最常见的操作。

最常用的 STL 算法如下所示。

std::find ：在集合中查找值。
std::find_if ：根据用户指定的谓词在集合中查找值。
std::reverse ：反转集合中元素的排列顺序。
std::remove_if ：根据用户定义的谓词将元素从集合中删除。
std::transform ：使用用户定义的变换函数对容器中的元素进行变换。

这些算法都是 std 命名空间中的模板函数，要使用它们，必须包含标准头文件 <algorithm> 。

4. 迭代器在容器和算法之间交互

下面程序使用了 STL 顺序容器 std::vector （它类似于动态数组）来存储一些整数，再使用 std::find 算法在集合中查找一个整数。请注意迭代器是如何在这两者之间搭建桥梁的。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;int main ()
{// A dynamic array of integersvector <int> intArray;// Insert sample integers into the arrayintArray.push_back (50);intArray.push_back (2991);intArray.push_back (23);intArray.push_back (9999);cout << "The contents of the vector are: " << endl;// Walk the vector and read values using an iteratorvector <int>::iterator arrIterator = intArray.begin ();while (arrIterator != intArray.end ()){// Write the value to the screencout << *arrIterator << endl;// Increment the iterator to access the next element++ arrIterator;}// Find an element (say 2991) using the 'find' algorithmvector <int>::iterator elFound = find (intArray.begin () , intArray.end (), 2991);// Check if value was foundif (elFound != intArray.end ()){// Determine position of element using std::distanceint elPos = distance (intArray.begin (), elFound);cout << "Value "<< *elFound;cout << " found in the vector at position: " << elPos << endl;}return 0;
}

输出结果：

The contents of the vector are:
50
2991
23
9999
Value 2991 found in the vector at position: 1

上述代码演示了如何使用迭代器遍历向量。迭代器是一个接口，将算法（ find ）连接到其要操作的数据所属的容器（如 vector ）。

第 20 行声明了迭代器对象 arrIterator ，并将其初始化为指向容器开头，即 vector 的成员函数 begin() 返回的值。

第 22～29 行演示了如何在循环中使用该迭代器遍历并显示 vector 包含的元素，这与显示静态数组的内容极其相似。迭代器的用法在所有 STL 容器中都相同。

所有容器都提供了 begin() 函数和 end() 函数，其中前者指向第一个元素，后者指向容器中最后一个元素的后面。这就是第 22 行的 while 循环在 end() 前面而不是 end() 处结束的原因。

第 32 行演示了如何使用 find 在 vector 中查找值。 find 操作的结果也是一个迭代器，通过将该迭代器与容器末尾进行比较，可判断 find 是否成功，如第 36 行所示。如果找到了元素，便可对该迭代器解除引用（就像对指针解除引用一样）以显示该元素。

算法 distance 计算找到的元素的所处位置的偏移量。上述代码所有的 vector 都替换为 deque ，代码仍能通过编译并完美地运行。这表明迭代器让您能够轻松地使用算法和容器。

5. STL 容器类特点

6. STL 字符串类

STL 提供了一个专门为操纵字符串而设计的模板类： std::basic_string<T> ，该模板类的两个常用具体化如下所示。

std::string ：基于 char 的 std::basic_string 具体化，用于操纵简单字符串。
std::wstring ：基于 wchar_t 的 std::basic_string 具体化，用于操纵宽字符串，通常用于存储支持各种语言中符号的 Unicode 字符。

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