标准模版库

STL (标准模版库，Standard Template Library) 和MFC相比，STL更加复杂和强大。STL有以下的一些优点：---可以方便容易地实现搜索数据或对数据排序等一系列的算法；---调试程序时更加安全和方便；---STL是跨平台的 一些基础概念的定义模板（Template）——类（以及结构等各种数据类型和函数）的宏（macro）。正规名称叫范型（generic）——一个类的模板叫做范型类（generic class），而一个函数的模板也自然而然地被叫做范型函数（generic function）。容器（Container）——可容纳一些数据的模板类。STL中有vector，set，map，multimap和deque等容器。向量（Vector）——基本数组模板，这是一个容器。游标（Iterator）——是一个指针，用来指向STL容器中的元素，也可以指向其它的元素。//程序：vector演示一//目的：理解STL中的向量// #include "stdafx.h" -如果使用预编译的头文件就包含这个头文件#include <vector>  // STL向量的头文件。这里没有".h"。#include <iostream>  // 包含cout对象的头文件。using namespace std;  //保证在程序中可以使用std命名空间中的成员。char* szHW = "Hello World";  //这是一个字符数组，以”/0”结束。int main(int argc, char* argv[]){  vector <char> vec;  //声明一个字符向量vector (STL中的数组)  vector <char>::iterator vi; //为字符数组定义一个游标iterator。  //初始化字符向量，对整个字符串进行循环，用来把数据填放到字符向量中，直到遇到”/0”时结束。  char* cptr = szHW;  // 将一个指针指向“Hello World”字符串  while (*cptr != '/0')  {  vec.push_back(*cptr);  cptr++;  }  // push_back函数将数据放在向量的尾部。  // 将向量中的字符一个个地显示在控制台  for (vi=vec.begin(); vi!=vec.end(); vi++)    // 这是STL循环的规范化的开始——通常是 "!=" ，而不是 "<". 因为"<" 在一些容器中没有定义。   // begin()返回向量起始元素的游标（iterator），end()返回向量末尾元素的游标（iterator）。  {  cout << *vi;  }  // 使用运算符 “*” 将数据从游标指针中提取出来。  cout << endl;  // 换行  return 0;}push_back是将数据放入vector（向量）或deque（双端队列）的标准函数。Insert是一个与之类似的函数，然而它在所有容器中都可以使用，但是用法更加复杂。end()实际上是取末尾加一（取容器中末尾的前一个元素），以便让循环正确运行——它返回的指针指向最靠近数组界限的数据。就像普通循环中的数组，比如for (i=0; i<6; i++) {ar[i] = i;} ——ar[6]是不存在的，在循环中不会达到这个元素，所以在循环中不会出现问题。STL的初始化  STL中容器的初始化比C/C++数组初始化要麻烦的多。只能一个元素一个元素地来，或者先初始化一个普通数组再通过转化填放到容器中。通常可以这样做：//程序：初始化演示//目的：为了说明STL中的向量是怎样初始化的。#include <cstring>  // <cstring>和<string.h>相同#include <vector>using namespace std;int ar[10] = {  12, 45, 234, 64, 12, 35, 63, 23, 12, 55  };char* str = "Hello World";int main(int argc, char* argv[]){  vector <int> vec1(ar, ar+10);  vector <char> vec2(str, str+strlen(str));  return 0;}在编程中，有很多种方法来完成同样的工作。另一种填充向量的方法是用更加熟悉的方括号， //程序：vector演示二//目的：理解带有数组下标和方括号的STL向量#include <cstring>#include <vector>#include <iostream>using namespace std;char* szHW = "Hello World";int main(int argc, char* argv[]){  vector <char> vec(strlen(sHW)); //为向量分配内存空间  int i, k = 0;  char* cptr = szHW;  while (*cptr != '/0')  {  vec[k] = *cptr;  cptr++;  k++;  }  for (i=0; i<vec.size(); i++)  {  cout << vec[i];  }  cout << endl;  return 0;}这个例子更加清晰，但是对游标（iterator）的操作少了，并且定义了额外的整形数作为下标，而且，必须清楚地在程序中说明为向量分配多少内存空间。命名空间（Namespace） 与STL相关的概念是命名空间（namespace）。STL定义在std命名空间中。有3种方法声明使用的命名空间：1．用using关键字使用这个命名空间，在文件的顶部，但在声明的头文件下面加入：using namespace std;这对单个工程来说是最简单也是最好的方法，这个方法可以把程序员的代码限定在std命名空间中。2．使用每一个模板前对每一个要使用的对象进行声明（就像原形化）：using std::cout;using std::endl;using std::flush;using std::set;using std::inserter;尽管这样写有些冗长，但可以对记忆使用的函数比较有利，并且可以容易地声明并使用其他命名空间中的成员。3．在每一次使用std命名空间中的模版时，使用std域标识符。比如：typedef std::vector VEC_STR;这种方法虽然写起来比较冗长，但是是在混合使用多个命名空间时的最好方法。除此之外，你可以把using namespace std加入到任何域中，比如可以加入到函数的头部或一个控制循环体中。一些建议为了避免在调试模式（debug mode）出现恼人的警告，使用下面的编译器命令：#pragma warning(disable: 4786)另一条需要注意的是，必须确保在两个尖括号之间或尖括号和名字之间用空格隔开，因为是为了避免同“>>”移位运算符混淆。比如vector <list<int>> veclis;这样写会报错，而这样写：vector <list <int> > veclis;就可以避免错误。 容器——集合（set）    “描述了一个控制变长元素序列的对象（注：set中的key和value是Key类型的，而map中的key和value是一个pair结构中的两个分量）的模板类，每一个元素包含了一个排序键（sort key）和一个值(value)。对这个序列可以进行查找、插入、删除序列中的任意一个元素，而完成这些操作的时间同这个序列中元素个数的对数成比例关系，并且当游标指向一个已删除的元素时，删除操作无效。”而一个经过更正的和更加实际的定义应该是：一个集合（set）是一个容器，它其中所包含的元素的值是唯一的。这在收集一个数据的具体值的时候是有用的。集合中的元素按一定的顺序排列，并被作为集合中的实例。如果需要一个键/值对（pair）来存储数据，map是一个更好的选择。一个集合通过一个链表来组织，在插入操作和删除操作上比向量（vector）快，但查找或添加末尾的元素时会有些慢。下面是一个例子：//程序：set演示//目的：理解STL中的集合（set）#include <string>#include <set>#include <iostream>using namespace std;int main(int argc, char* argv[]){  set <string> strset;  set <string>::iterator si;  strset.insert("cantaloupes");  strset.insert("apple");  strset.insert("orange");  strset.insert("banana");  strset.insert("grapes");  strset.insert("grapes");    for (si=strset.begin(); si!=strset.end(); si++)    {  cout << *si << " ";  }  cout << endl;  return 0;}// 输出： apple banana cantaloupes grapes orange//注意：输出的集合中的元素是按字母大小顺序排列的，而且每个值都不重复。集合（set）虽然更强大，但它有些不清晰的地方而且更容易出错。所有的STL容器     容器（Container）的概念的出现早于模板（template），它原本是一个计算机科学领域中的一个重要概念，但在这里，它的概念和STL混合在一起了。下面是在STL中出现的7种容器：vector（向量）——STL中标准而安全的数组。只能在vector 的“前面”增加数据。deque（双端队列double-ended queue）——在功能上和vector相似，但是可以在前后两端向其中添加数据。 list（列表）——游标一次只可以移动一步。STL中的list则是一个双向链表（每个节点有指向前驱和指向后继的两个指针）。set（集合）——包含了经过排序了的数据，这些数据的值(value)必须是唯一的。map（映射）——经过排序了的二元组的集合，map中的每个元素都是由两个值组成，其中的key（键值，一个map中的键值必须是唯一的）是在排序或搜索时使用，它的值可以在容器中重新获取；而另一个值是该元素关联的数值。比如，除了可以ar[43] = "overripe"这样找到一个数据，map还可以通过ar["banana"] = "overripe"这样的方法找到一个数据。如果想获得其中的元素信息，通过输入元素的全名就可以轻松实现。multiset（多重集）——和集合（set）相似，然而其中的值不要求必须是唯一的（即可以有重复）。multimap（多重映射）——和映射（map）相似，然而其中的键值不要求必须是唯一的（即可以有重复）。 在一个map中使用类 Map是一个通过key（键）来获得value(值)的模板类。 在map中使用自己的类而不是已有的数据类型。建立一个“为模板准备的（template-ready）”类，必须确保在该类中包含一些成员函数和重载操作符。下面的一些成员是必须的：缺省的构造函数（通常为空）拷贝构造函数重载的”=”运算符 应该重载尽可能多的运算符来满足特定模板的需要，比如，如果你想定义一个类作为 map中的键（key），必须重载相关的运算符。//程序：映射自定义的类。//目的：说明在map中怎样使用自定义的类。#include <string>#include <iostream>#include <vector>#include <map>using namespace std;class CStudent{public :  int nStudentID;  int nAge;public :  //缺省构造函数——通常为空  CStudent()  {  }  // 完整的构造函数  CStudent(int nSID, int nA)  {  nStudentID=nSID; nAge=nA;  }  //拷贝构造函数  CStudent(const CStudent& ob)      {  nStudentID=ob.nStudentID; nAge=ob.nAge;  }  // 重载“=”  void operator = (const CStudent& ob)      {  nStudentID=ob.nStudentID; nAge=ob.nAge;  }};int main(int argc, char* argv[]){  map <string, CStudent> mapStudent;  mapStudent["Joe Lennon"] = CStudent(103547, 22);  mapStudent["Phil McCartney"] = CStudent(100723, 22);  mapStudent["Raoul Starr"] = CStudent(107350, 24);  mapStudent["Gordon Hamilton"] = CStudent(102330, 22);  // 通过姓名来访问Cstudent类中的成员  cout << "The Student number for Joe Lennon is " <<     (mapStudent["Joe Lennon"].nStudentID) << endl;  return 0;}TYPEDEFtypedef set <int> SET_INT;typedef SET_INT::iterator SET_INT_ITERANSI / ISO字符串ANSI/ISO字符串在STL容器中使用得很普遍。这是标准的字符串类，并得到了广泛地提倡，然而在缺乏格式声明的情况下就会出问题。必须使用“<<”和输入输出流（iostream）代码（如dec, width等）将字符串串联起来。可在必要的时候使用c_str()来重新获得字符指针。游标（Iterator） 游标是指针，但不仅仅是指针。游标和指针很像，功能很像指针，但是实际上，游标是通过重载一元的”*”和”->”来从容器中间接地返回一个值。将这些值存储在容器中并不是一个好主意，因为每当一个新值添加到容器中或者有一个值从容器中删除，这些值就会失效。在某种程度上，游标可以看作是句柄（handle）。通常情况下游标（iterator）的类型可以有所变化，这样容器也会有几种不同方式的转变：iterator——对于除了vector以外的其他任何容器，可以通过这种游标在一次操作中容器向前走一步。这意味着对于这种游标只能使用“++”操作符。而不能使用“--”或“+=”操作符。而对于vector这一种容器，可以使用“+=”、“—”、“++”、“-=”中的任何一种操作符和“<”、“<=”、“>”、“>=”、“==”、“!=”等比较运算符。reverse_iterator ——如果想用向后而不是向前的游标来遍历除vector之外的容器中的元素，可以使用reverse_iterator 来反转遍历的方向，还可以用rbegin()来代替begin()，用rend()代替end()，而此时的“++”操作符会朝向后的方向遍历。 const_iterator ——一个向前方向的游标，它返回一个常数值。可以使用这种类型的游标来指向一个只读的值。const_reverse_iterator ——一个朝反方向遍历的游标，它返回一个常数值。Set和Map中的排序 除了类型和值外，模板含有其他的参数。可以传递一个回调函数（通常所说的声明“predicate”——这是带有一个参数的函数返回一个布尔值）。例如，如果想自动建立一个集合，集合中的元素按升序排列，可以用简明的方法建立一个set类：set <int, greater<int> > set1greater 是另一个模板函数（范型函数），当值放置在容器中后，它用来为这些值排序。如果想按降序排列这些值，可以这样写：set <int, less<int> > set1算法（Algorithms） 算法是模板中使用的函数。这才真正开始体现STL的强大之处。可以学习一些大多数模板容器中都会用到的一些算法函数，这样可以通过最简便的方式进行排序、查找、交换等操作。STL中包含着一系列实现算法的函数。比如：sort(vec.begin()+1, vec.end()-1)可以实现对除第一个和最后一个元素的其他元素的排序操作。容器自身不能使用算法，但两个容器中的游标可以限定容器中使用算法的元素。既然这样，算法不直接受到容器的限制，而是通过采用游标，算法才能够得到支持。下面的例子演示了怎样使用算法：//程序：测试分数统计//目的：通过对向量中保存的分数的操作说明怎样使用算法 #include <algorithm>  //如果要使用算法函数，你必须要包含这个头文件。#include <numeric>  // 包含accumulate（求和）函数的头文件#include <vector>#include <iostream>using namespace std;int testscore[] = {67, 56, 24, 78, 99, 87, 56};//判断一个成绩是否通过了考试bool passed_test(int n){  return (n >= 60);}// 判断一个成绩是否不及格bool failed_test(int n){  return (n < 60);}int main(int argc, char* argv[]){  int total;  // 初始化向量，使之能够装入testscore数组中的元素  vector <int> vecTestScore(testscore,      testscore + sizeof(testscore) / sizeof(int));  vector <int>::iterator vi;  // 排序并显示向量中的数据  sort(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());  cout << "Sorted Test Scores:" << endl;  for (vi=vecTestScore.begin(); vi != vecTestScore.end(); vi++)  {  cout << *vi << ", ";  }  cout << endl;  // 显示统计信息  // min_element 返回一个 _iterator_ 类型的对象，该对象指向值最小的那个元素。  //“*”运算符提取元素中的值。  vi = min_element(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());  cout << "The lowest score was " << *vi << "." << endl;  //与min_element类似，max_element是选出最大值。  vi = max_element(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());  cout << "The highest score was " << *vi << "." << endl;  // 使用声明函数（predicate function，指vecTestScore.begin()和vecTestScore.end()）来确定通过考试的人数。  cout << count_if(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end(), passed_test) <<     " out of " << vecTestScore.size() <<     " students passed the test" << endl;  // 确定有多少人考试挂了  cout << count_if(vecTestScore.begin(),     vecTestScore.end(), failed_test) <<     " out of " << vecTestScore.size() <<     " students failed the test" << endl;  //计算成绩总和  total = accumulate(vecTestScore.begin(),      vecTestScore.end(), 0);  // 计算显示平均成绩  cout << "Average score was " <<     (total / (int)(vecTestScore.size())) << endl;  return 0;}Allocator（分配器） Allocator用在模板的初始化阶段，是为对象和数组进行分配内存空间和释放空间操作的模板类。它在各种情况下扮演着很神秘的角色，它关心的是高层内存的优化，而且对黑盒测试来说，使用Allocator是最好的选择。通常，不需要明确指明它，因为它们通常是作为不用添加的缺省的参数出现的。 Embed Templates（嵌入式模版）和Derive Templates（基模板）每当使用一个普通类时，也可以在其中使用一个STL类。它是可以被嵌入的：class CParam{  string name;  string unit;  vector <double> vecData;};或者将它作为一个基类：class CParam : public vector <double>{  string name;  string unit;};模版中的模版 为构建一个复杂的数据结构，可以将一个模板植入另一个模板中（即“模版嵌套”）。一般最好的方法是在程序前面使用typedef关键字来定义一个在另一个模板中使用的模版类型。// 程序：在向量中嵌入向量的演示。//目的：说明怎样使用嵌套的STL容器。#include <iostream>#include <vector>using namespace std;typedef vector <int> VEC_INT;int inp[2][2] = {{1, 1}, {2, 0}};    // 要放入模板中的2x2的正则数组int main(int argc, char* argv[]){  int i, j;  vector <VEC_INT> vecvec;  // 如果想用一句话实现这样的嵌套，也可以这样写：  // vector <vector <int> > vecvec;    // 将数组填入向量  VEC_INT v0(inp[0], inp[0]+2);      // 传递两个指针    // 将数组中的值拷贝到向量中  VEC_INT v1(inp[1], inp[1]+2);  vecvec.push_back(v0);  vecvec.push_back(v1);  for (i=0; i<2; i++)  {    for (j=0; j<2; j++)    {      cout << vecvec[i][j] << "  ";    }    cout << endl;  }  return 0;}// 输出：// 1 1// 2 0虽然在初始化时很麻烦，一旦将数据填如向量中，就实现了一个变长的可扩充的二维数组（大小可扩充直到使用完内存）。根据实际需要，可以使用各种容器的嵌套组合。