C++标准程序库

C++标准程序库Template（模板）使用模板的目的就是能够编写与类型无关的代码，通常模板有两种形式：函数模板和类模板。函数模板针对仅参数类型不同的函数。格式如下：templateclass形参名，class形参名，…返回类型函数名(参数列表){…}类模板针对仅数据成员和成员函数类型不同的类。templateclass形参名，class形参名，…class类名{...};Template（模板）Template，是针对“一个或多个尚未明确的型别”所撰写的函数或类别，可以显示或隐式地将型别当作参数来传递。TemplateclassTinlineconstT&max(constT&a,constT&b){//ifabthenusebelseuseareturnab?b:a;}型别可以是class或typename。通过关键字explicit的作用，可以禁止“单参数构造函数”被用于自动型别转换。Template（模板）非模板型别参数（NontypeTemplatesParameters）bitset32flags32//bitsetwith32bitsbitset50flags50//bitsetwith50bits缺省模板参数（DefaultTemplateParameters）templatetypenameT,typenamecontainer=vectorTclassMyClass;MyClassintX1;//equivalenttoMyClassint,vectorint关键字typenametemplatetypenameTclassMyClass;Template（模板）成员模板（NumberTemplate）classMyClass{templatetypenameTvoidf(T);};NestedTemplateClassestemplatetypenameTclassMyClass{templatetypenameT2classNestedClass;};StandardExceptionClassesSTL效率重于安全StandardExceptionClasses异常类别的头文件#includeexception//forclassesexceptionandbad_exception#includestdexcept//formostlogicandruntimeerrorclasses#includesystem_error//forsystemerrors(sinceC++11)#includenew//forout-of-memoryexceptions#includeios//forI/Oexceptions#includefuture//forerrorswithasync()andfutures(sinceC++11)#includetypeinfo//forbad_castandbad_typeidClassauto_ptrauto_ptr是一种智能型指针（smartpointer），帮助程序员防止“被异常抛出时发生资源泄漏。”auto_ptr是“它所指向的对象”的拥有者。auto_ptrs之间不能共享拥有权。auto_ptrs不满足STL容器对其元素的要求。auto_ptr在copy和assign动作之后，原本的auto_ptr会交出拥有权，而不是copy给新的auto_ptr。NumericLimits（数值极限）C++Standard规定了各种型别必须保证的最小精度。相关头文件为#includelimits。AuxiliaryFunctions（辅助函数）算法程序库（定义于头文件algorithm）内提供从两个或多个数值之间挑选较小值和较大值。两值互换：函数swap()用来交换两对象的值，其泛型化版本定义于algorithm。辅助性的比较操作符，定义于utility。比较操作符有：!=，，=，=，==，。其中!=，，=，=都是利用==，完成的。STL组件Container（容器），用来管理某类对象的集合。Iterators（迭代器），用来在一个对象群集的元素上进行遍历动作。Algorithms（算法），用来处理群集内的元素。STL的一个根本特性是所有组件都可以针对任意型别运作。STL甚至提供更泛型化的组件，通过特定的配接器（adapters）和仿函数（functors，或称functionobject），可以补充、约束或定制算法，以满足特别需求。STL组件STL的基本观念就是将数据和操作分离。数据由容器类别加以管理，操作则有可定制的算法定义。迭代器在两者之间充当粘合剂，使任何算法都可以和任何容器交互运作。Containers（容器）容器类别（简称容器），用来管理一组元素。SequenceContainers（序列式容器）序列式容器，是可序群集，其中每个元素均有固定位置——取决于插入时机和地点，和元素值无关。容器类别元素管理方式允许操作头文件Arraysstaticarrayrandomaccess；修改元素值；arrayVectorsdynamicarrayrandomaccess；在末端添加、删除元素；vectorDequesdynamicarrayrandomaccess；在头尾添加、删除元素；dequeListsdoublylinkedlist任何位置的安插、删除listsinglylinkedlistforward_listAssociativeContainers（关联式容器）关联式容器依据特定的排序准则，自动为其元素排序。排序准则以函数形式呈现，用来比较元素值（value）或元素键（key）。缺省情况下以operator进行比较（注：operator等同于less，若是使用greater，则需引用头文件functional）。排序准则同时也用来测试互等性：如果每个元素都不小于对方，则两者被视为相等（注：对于float/double的元素，需要用绝对值小于0.0…1）。关联式容器通常由binarytree（二叉树）实作出来。Sets/Multisets：元素按其值自动排序，set不允许重复，而multiset可包括多个数值相同的元素。Maps/Multimaps：元素都是key/valuepairs，每个元素有一个键，是排序准则的基础。map不允许其键值重复。UnorderedContainers（无序式容器）hashtableContainersAdapters（容器配接器）Stacks对元素采取LIFO（后进先出）管理策略Queues对元素采取FIFO（先进先出）管理策略，也就是说，它是个普通的缓冲区。PriorityQueues容器中的元素可以拥有不同的优先权。所谓优先权，乃是基于程序员提供的排序准则（缺省使用operator）而定义。Priorityqueue的效果相当于这样一个buffer：“下一元素永远是queue中优先级最高的元素。”如果同时有多个元素具备最高优先权，则其次序无明确定义。Iterators（迭代器）迭代器是一个“可遍历STL容器内全部或部分元素”的对象。一个迭代器用来指出容器中的一个特定位置。基本操作如下：Operator*返回当前位置上的元素值，如果该元素拥有成员，则可以以operator-取用它们。Operator+将迭代器前进至下一元素。大多数迭代器还可使用operator–退回前一个元素。Operator==和Operator!=判断两个迭代器是否指向同一位置。Operator=为迭代器赋值（将其所指元素的位置赋值过去）。Iterators（迭代器）迭代器是个所谓的smartpointers，具有遍历复杂数据结构的能力。其下层运行机制取决于其所遍历的数据结构。因此，每一种容器型别都必须提供自己的迭代器。采用pre-increment或pre-decrement操作符。IteratorsCategories（迭代器分类）Bidirectionaliterators（双向迭代器）：list，set，multiset，map，multimapRandom-assessiterators：具备双向迭代器所有属性，还具备随机访问能力。vector，deque，array，stringsAlgorithms（算法）算法并非容器类别的成员函数，而是一种搭配迭代器使用的全局函数。搭配迭代器使用的一个重要优势：所有算法只需实作出一份，就可以对所有容器运作，不必为每一种容器量身订制。调用算法，需含入头文件algorithm。所有算法都用来处理一个或多个区间（ranges）内的元素。所有算法处理的都是半开区间（half-openranges）——包括起始元素位置但不包括结尾元素位置：[begin,end)如果某个算法用来处理多个区间，当调用时，务必确保第二（以及其它）区间所拥有的元素个数，至少和第一区间内的元素个数相同。IteratorsAdapters（迭代器之配接器）类型说明InsertiteratorsBackinserters内部调用push_back()，对vector,deque,list,strings有效Frontinserters内部调用push_front()，对deque,list,forward_list有效Generalinserters内部调用inert()，对所有容器都有效Streamiterators（流迭代器）istream_iteratorT(cin)读入T类型；istream_iteratorT()产生一个“流结束符”；ostream_iteratorT(cout)标准读出Reverseiterators（逆向迭代器）逆向遍历MoveiteratorsC++11ManipulatingAlgorithms（更易型算法）Remove(iter_begin,iter_end,value)删除某个区间的元素,但是不会改变该群集的元素数量。coll.erase(remove(coll.begin(),coll.end(),value),coll.end())删除区间里的元素，同时会改变元素数量。关联式容器的所有迭代器均被声明为指向常量（不变量），如果你更易关联式容器和UnorderedContainers容器中的元素，会导致编译错误。成员函数会提高程序运行效率。FunctionObjects（仿函数）一个行为类似函数的对象。所谓函数行为，是指可以“使用小括号传递参数，藉以调用某个东西。”仿函数的优点：仿函数是“smartfunctions”，可有用成员函数和成员变量；仿函数有自己的型别；仿函数通常比一般函数速度快。调用时需包含头文件functionalRequirementforContainerElements容器元素的三个基本要求：必须是可copyable或者movable，copy构造函数必须是副本和原本相等；必须可透过assignment操作符完成赋值动作；必须可透过析构函数完成销毁动作。其它要求：对序列式容器而言，元素的default构造函数必须可用；对于某些动作，必须定义operator==以执行相等测试，特别是有搜索需求时；在关联式容器中，元素必须定义出排序准则，缺省情况下是operator。ErrorHandling（错误处理）使用STL时，必须满足以下要求：迭代器务必合法而有效；一个迭代器如果指向“逾尾（post-the-end）”位置，它并不指向任何对象；区间必须是合法的；如果涉及的区间不止一个，第二区间及后继各区间必须拥有“至少和第一区间一样多”的元素；覆盖（overwritten）动作中的