STL 是 C++ 标准程序库的核心。STL 内的所有组件都由模板构成,其元素可以是任意型别。程序员通过选用恰当的群集类别调用其成员函数和算法中的数据即可,但代价是 STL 晦涩难懂。STL 的一个特性是将数据和 *** 作分离。数据由容器类别加以管理, *** 作则由可定制的算法定义。迭代器在两者之间充当“粘合剂”,以使算法可以和容器交互运作。STL 的另一个特性即组件可以针对任意型别运作。“标准模板库”这一名称即表示“可接受任意型别”的模板,并且这些型别均可执行必要 *** 作。
C++强大的功能来源于其丰富的类库及库函数资源。C++标准库的内容总共在50个标准头文件中定义。在C++开发中,要尽可能地利用标准库完成。这样做的直接好处有:
(1)成本:已经作为标准提供,何苦再花费时间、人力重新开发呢;
(2)质量:标准库的都是经过严格测试的,正确性有保证;
(3)效率:关于人的效率已经体现在成本中了,关于代码的执行效率要相信实现标准库的大牛们的水平;
(4)良好的编程风格:采用行业中普遍的做法进行开发。
在C++程序设计课程中,尤其是作为第一门程序设计课程,我们注重了语法、语言的机制等方面的内容。程序设计能力的培养有个过程,跨过基本的原理性知识直接进入到工程中的普遍做法,由于跨度决定了其难度。再者,在掌握了基本原理的基础上,在认识标准库的问题上完全可以凭借实践,逐步地掌握。标准库的学习不需要认认真真地读书,需要的是在了解概貌的情况下,在实践中深入。
这个任务就是要知道C++程序设计课程中不讲的,但对程序设计又很重要的这部分内容。至少我们要能先回答出“有什么”的问题。
一、C++标准库
C++标准库的内容分为10类,分别是(建议在阅读中,将你已经用过或听说过的头文件划出来):
C1. 标准库中与语言支持功能相关的头文件
C2. 支持流输入/输出的头文件
C3. 与诊断功能相关的头文件
C4. 定义工具函数的头文件
C5. 支持字符串处理的头文件
C6. 定义容器类的模板的头文件
C7. 支持迭代器的头文件
C8. 有关算法的头文件
C9. 有关数值 *** 作的头文件
C10. 有关本地化的头文件
C++标准库的所有头文件都没有扩展名。C++标准库以<cname>形式的标准头文件提供。在 <cname>形式标准的头文件中,与宏相关的名称在全局作用域中定义,其他名称在std命名空间中声明。在C++中还可以使用name.h形式的标准C库头文件名。
二、标准模板库STL简介[1]
STL(Standard Template Library,标准模板库)是惠普实验室开发的一系列软件的统称。现然主要出现在C++中,但在被引入C++之前该技术就已经存在了很长的一段时间。
STL的代码从广义上讲分为三类:algorithm(算法)、container(容器)和iterator(迭代器),几乎所有的代码都采用了模板类和模版函数的方式,这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。在C++标准中,STL被组织为下面的13个头文件:<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。
1、算法
函数库对数据类型的选择对其可重用性起着至关重要的作用。举例来说,一个求方根的函数,在使用浮点数作为其参数类型的情况下的可重用性肯定比使用整型作为它的参数类性要高。而C++通过模板的机制允许推迟对某些类型的选择,直到真正想使用模板或者说对模板进行特化的时候,STL就利用了这一点提供了相当多的有用算法。它是在一个有效的框架中完成这些算法的——可以将所有的类型划分为少数的几类,然后就可以在模版的参数中使用一种类型替换掉同一种类中的其他类型。
STL提供了大约100个实现算法的模版函数,比如算法for_each将为指定序列中的每一个元素调用指定的函数,stable_sort以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。这样一来,只要熟悉了STL之后,许多代码可以被大大的化简,只需要通过调用一两个算法模板,就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。
算法部分主要由头文件<algorithm>,<numeric>和<functional>组成。<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个(尽管它很好理解),它是由一大堆模版函数组成的,可以认为每个函数在很大程度上都是独立的,其中常用到的功能范围涉及到比较、交换、查找、遍历 *** 作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。<numeric>体积很小,只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数,包括加法和乘法在序列上的一些 *** 作。<functional>中则定义了一些模板类,用以声明函数对象。
2、容器
在实际的开发过程中,数据结构本身的重要性不会逊于 *** 作于数据结构的算法的重要性,当程序中存在着对时间要求很高的部分时,数据结构的选择就显得更加重要。
经典的数据结构数量有限,但是我们常常重复着一些为了实现向量、链表等结构而编写的代码,这些代码都十分相似,只是为了适应不同数据的变化而在细节上有所出入。STL容器就为我们提供了这样的方便,它允许我们重复利用已有的实现构造自己的特定类型下的数据结构,通过设置一些模版类,STL容器对最常用的数据结构提供了支持,这些模板的参数允许我们指定容器中元素的数据类型,可以将我们许多重复而乏味的工作简化。
容器部分主要由头文件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack>和<queue>组成。对于常用的一些容器和容器适配器(可以看作由其它容器实现的容器),可以通过下表总结一下它们和相应头文件的对应关系。
3、迭代器
迭代器从作用上来说是最基本的部分,可是理解起来比前两者都要费力一些。软件设计有一个基本原则,所有的问题都可以通过引进一个间接层来简化,这种简化在STL中就是用迭代器来完成的。概括来说,迭代器在STL中用来将算法和容器联系起来,起着一种黏和剂的作用。几乎STL提供的所有算法都是通过迭代器存取元素序列进行工作的,每一个容器都定义了其本身所专有的迭代器,用以存取容器中的元素。
迭代器部分主要由头文件<utility>,<iterator>和<memory>组成。<utility>是一个很小的头文件,它包括了贯穿使用在STL中的几个模板的声明,<iterator>中提供了迭代器使用的许多方法,而对于<memory>的描述则十分的困难,它以不同寻常的方式为容器中的元素分配存储空间,同时也为某些算法执行期间产生的临时对象提供机制,<memory>中的主要部分是模板类allocator,它负责产生所有容器中的默认分配器。
三、后记
对于STL的使用,也普遍存在着两种观点。第一种认为STL的最大作用在于充当经典的数据结构和算法教材,因为它的源代码涉及了许多具体实现方面的问题。第二种则认为STL的初衷乃是为了简化设计,避免重复劳动,提高编程效率,因此应该是“应用至上”的,对于源代码则不必深究。对于初学者而言,通过分析源代码,提高对其应用的理解其意义也不同凡响。
曾经想着设计几个上机题目,让同学们体会一下利用STL编程。写出一个适合初学者的,规模又不能太大,还要有足够引导的题目,实在是一件非常费时费力的事,加上有其他事还得应急,就将此帐欠下,日后再说。要给同学们提的建议是,不少C++的经典教材对STL都有非常好的讲解,可以选一本去读。在读书时,要开始学着挑着读,跳着读,不必从头到尾,逐页去读。在这个阶段,可以首先学习迭代器utility、在C++编程中建议替代数组的vector,以及实现双向链表的list。vector和list与本周任务1和任务2似乎有些相关。再者,发扬我们一贯特别能实践的精神,及时找些题目或者自编题目进行实践。
什么是STL呢?STL就是Standard Template Library,标准模板库。这可能是一个历史上最令人兴奋的工具的最无聊的术语。从根本上说,STL是一些“容器”的集合,这些“容器”有list,vector,set,map等,STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。STL的目的是标准化组件,这样就不用重新开发,可以使用现成的组件。STL现在是C++的一部分,因此不用额外安装什麽。它被内建在你的编译器之内。因为STL的list是一个简单的容器,所以我打算从它开始介绍STL如何使用。如果你懂得了这个概念,其他的就都没有问题了。另外,list容器是相当简单的,我们会看到这一点。
在本文中我们将会看到如何定义和初始化一个list,计算它的元素的数量,从一个list里查找元素,删除元素,和一些其他的 *** 作。要作到这些,我们将会讨论两个不同的算法,STL通用算法都是可以 *** 作不止一个容器的,而list的成员函数是list容器专有的 *** 作。
这是三类主要的STL组件的简明纲要。STL容器可以保存对象,内建对象和类对象。它们会安全的保存对象,并定义我们能够 *** 作的这个对象的接口。放在蛋架上的鸡蛋不会滚到桌上。它们很安全。因此,在STL容器中的对象也很安全。我知道这个比喻听起来很老土,但是它很正确。
STL算法是标准算法,我们可以把它们应用在那些容器中的对象上。这些算法都有很著名的执行特性。它们可以给对象排序,删除它们,给它们记数,比较,找出特殊的对象,把它们合并到另一个容器中,以及执行其他有用的 *** 作。
http://www.yesky.com/255/1910755.shtml
还有一种解释:
什么是STL?
STL代表科学和技术素养,但这个短语的背后隐藏的重要意义是对所有人而言。
STL也许可以简单地视为一个哲学观点,但决不仅仅如此。它包括了一套完整的教育方法,这个方法包含生活中的科学技术和不仅是学校师生的还有普通市民和政治家在内的所有人的思想。
为了达到普及科学技术的要求,科学技术的排它性和教师\科学家对科学教育的态度要根本转变。
课堂中的科学教育要从教师为主导、以教学大纲为核心的教育方式中解脱出来,代之以学生为中心来设计、指导和进行组织教学。为了使学生全身心投入学习动机是非常重要的而且这将只有在科学技术成为学生日常生活的需要时才能得到激发。
考虑到这些,我们现在是现代世界的一部分,这种意识比以前更为强烈,知识的获取与事实的记忆日益无关。一个微型移动电话能够直接接入因特网。这是能够在我们的指尖表达出一些事实信息。结果是学生在大量的事实学习(这是很快过时的知识)的思维负担是明显无意义的。
一旦这些负担被减轻了,全体学生亲自感受科学和技术的潜能就能被发掘出来。科学和技术不再被看作仅仅是’最聪明的’学生的宝贝。批判性思维得到解放。这些能揭示挑战不可靠信息和无确实根据的个人观点的思维方法,不管这些观点是来自’专家’,还是广告代理商或者政治家们。
现存的许多科学技术的排它性营造了道德和价值观来自于艺术和人文的氛围。实际上许多当前最亟待解决的道德和价值观问题就包含了科学和技术,而且在现实中存在着,在民主社会,公众的舆论是重要的。
基于科学素养的教育目标不是培养科学家,而是培养具有科学素养的公民。科学技术意识为培养高素质的劳动力、有政治觉悟的公民提供基础同时也为那些打算成为科学家、工程师或技术员的人提供基础。
TS2000+(技术科学)打算为小学教师提供实用性的入门知识。其中为课堂教学设计了许多挑战和主意。根据他们自己的经验,作者讨论活动的可能结果,但是从不直接给出’答案’。这些案例可以被每个人自由应用并且按照他们的愿望进行改编。
TS2000(技术科学)是非说明性的而且在科学素养观上看来起来是领先于新时代的。
http://www.risechina.org/jishukxw/backgroung%20information/heshenmeshiSTL.htm
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