走近 STL

走近 STL

作者：陶汉军
中国石油大学 计算机 02－2

本文面向的读者：学习过 C++程序设计语言（也就是说学习过 Template），但是还没有
接触过 STL 的 STL 的初学者。这实际上是我学习 STL 的一篇笔记，老鸟就不用看了。

什么是泛型程序设计
我们可以简单的理解为：使用模板的程序设计就是泛型程序设计。就像我们我们可以简
单的理解面向对象程序设计就是使用虚函数的程序设计一样。

STL 是什么
作为一个 C++程序设计者，STL 是一种不可忽视的技术。Sandard Template Library
(STL)：
标准模板库,更准确的说是 C++ 程序设计语言标准模板库。学习过 MFC 的人知道，MFC 是微
软公司创建的 C++ 类库。而与之类似的是 STL 是模板库，只不过 STL 是 ANSI/ISO 标准
的一部分，而 MFC 只不过是微软的一个产品而已。也就是说 STL 是所有 C++编译器和所有
操作系统平台都支持的一种库，说它是一种库是因为，虽然 STL 是一种标准，也就是说 对
所有的编译器来说，提供给 C++程序设计者的接口都是一样的。也就是说同一段 STL 代码在
不同编译器和操作系统平台上运行的结果都是相同的，但是底层实 现可以是不同的。 令人
兴奋的是，STL 的使用者并不需要了解它的底层实现。 试想一下，如果我们有一把能打开
所有锁的钥匙，那将是多么令人疯狂啊。嘎嘎。这个歪梦我做了 20 多年鸟。
STL 的目的是标准化组件，这样你就不用重新开发它们了。你可以仅仅使用这些现成的
组件。STL 现在是 C++的一部分，因此不用额外安装什么。它被内建在你的编译器之内。

为什么我们需要学习 STL
• STL 是 C++的 ANSI/ISO 标准的一部分,可以用于所有 C++语言编译器和所有平台
(Windows/Unix/Linux..)。STL 的同一版本在任意硬件配置下都是可用的；
• STL 提供了大量的可复用软件组织。例如，程序员再也不用自己设计排序，搜索算
法了，这些都已经是 STL 的一部分了。嘎嘎，有意思吧；
• 使用 STL 的应用程序保证了得到的实现在处理速度和内存利用方面都是高效的，因
为 STL 设计者们已经为我们考虑好了；
• 使用 STL 编写的代码更容易修改和阅读，这是当然的鸟。因为代码更短了，很多基
础工作代码已经被组件化了；
• 使用简单，虽然内部实现很复杂；
虽然，STL 的优点甚多，但是 STL 的语法实在令初学者人头疼，许多人望而却步。可
是 STL 是每个 C++程序设计者迟早都要啃的一块骨头。因为越来越多 的 C++代码是用 STL
编写的，看不懂麻烦就大鸟。越来越多的人在用 STL，不懂就无法和别人一起合作了。好事
多磨嘛，早点学习早点解脱。

下面让我们来看几段代码吧：（你觉得头疼就不要看了）
//stl_cpp_1.cpp
#include <iostream>
double mean(double *array, size_t n)
{
double m=0;
for(size_t i=0; i<n; ++i){
m += array[i];
}
return m/n;
}

int main(void)
{
double a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout<<mean(a, 5)<<std::endl; // will print 3
return 0;
}
好懂吧，除了那个 std 有点让人不舒服以外？ 这是一段普通的没有使用 STL 的 C++代码。
再看下面一段：
//stl_cpp_2.cpp
#include <vector>
#include <iostream>

int main(void)
{
std::vector<double> a;
std::vector<double>::const_iterator i;
a.push_back(1);
a.push_back(2);
a.push_back(3);
a.push_back(4);
a.push_back(5);
for(i=a.begin(); i!=a.end(); ++i){
std::cout<<(*i)<<std::endl;
}
return 0;
}
如果你真的没有接触过 STL 的话，你会问，呀，vector 是啥呀？我会告诉你，那是一
排美女。嘎嘎。这可不是个比喻，表想歪鸟。这是一段纯种的 STL 代码，看到尖括号了吧，
知道那是模板了吧。看到 a.push_back(5),a.begin(),a.end()你不感觉奇怪么？可是我们
并没有定义这些函数啊。
//stl_cpp_3.cpp
#include <vector>
#include <iostream>
int main(void)
{
std::vector<int> q;
q.push_back(10);
q.push_back(11);
q.push_back(12);

std::vector<int> v;
for(int i=0; i<5; ++i){
v.push_back(i);
}
std::vector<int>::iterator it = v.begin() + 1;
it = v.insert(it, 33);
v.insert(it, q.begin(), q.end());
it = v.begin() + 3;
v.insert(it, 3, -1);
it = v.begin() + 4;
v.erase(it);
it = v.begin() + 1;
v.erase(it, it + 4);
v.clear();

return 0;
}
这一段你又看到了新东西了吧，iterator？？？ 不罗嗦了，等你看完这篇文章，回头
再看就简单了。在正式介绍 STL 之前，我们需要花点时间来了解一下模板和命名空间。
关于模板的其他细节，读者可以参阅《C++ Templates 中文版》（有点费脑子哦）。在
这里，我只简单的介绍一下模板类和函数模板的概念。
模板是 C++中实现代码重用机制的一种工具，可以实现类型参数化，把类型定义为参数。
函数模板和类模板允许用户构造模板函数和模板类。


图 1

下面我们来看一段函数模板的例子：
//stl_cpp_4.cpp
#include<iostream.h>
#include<string.h>
//定义函数模板
template<class T> //template 是关键字，T 表示一种待实例化的类型
//template<typename T> 也是对的
T max(T a, T b)//函数模板，函数名为 max，此函数有 2 个 T 类型的参数，返回类型为 T
{
return (a>b)?a:b;
}
//在此例实例化的时候，T 可以是多种类型的，int,char,string…
int main(void)
{
int x=2,y=6;
double x1=9.123,y1=12.6543;
cout<<"把 T 实例化为 int:"<<max(x,y)<<endl;//实例化函数模板，把 T 实例化为 int
cout<<"把 T 实例化为 double:"<<max(x1,y1)<<endl;
//实例化函数模板，把 T 实例化为 double
getchar(); //这一行代码用来在 dos 下查看结果，也可以用 cin.get();
}
下面再看看，类模板：
//stl_cpp_5.cpp
#include<iostream.h>
//定义名为 ex_class 的类模板
template < typename T> class ex_class
{
T value;
public:
ex_class(T v) { value=v; }
void set_value(T v) { value=v; }
T get_value(void) {return value;}
};
//main()函数中测试 ex_class 类模板
int main(void)
{
//测试 int 类型数据
ex_class <int> a(5),b(10);
cout<<"a.value:"<<a.get_value()<<endl;
cout<<"b.value:"<<b.get_value()<<endl;
//测试 char 类型数据
ex_class <char> ch(''A'');
cout<<"ch.value:"<<ch.get_value()<<endl;
ch.set_value(''a'');
cout<<"ch.value:"<<ch.get_value()<<endl;
//测试 double 类型数据
ex_class <double> x(5.5);
cout<<"x.value:"<<x.get_value()<<endl;
x.set_value(7.5);
cout<<"x.value:"<<x.get_value()<<endl;
}
命名空间（名字空间）
命名空间是 C++的一种机制，用来把单个标识符下的大量有逻辑联系的程序实体组合到
一起。此标识符作为此组群的名字。命名空间用关键字 namespace 来定义：
//stl_cpp_6.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
namespace printA
{
print() {cout<<"using namespace printA….."<<endl; };
}
namespace printB
{
print() {cout<<"using namespace printB….."<<endl; };
}
int main(void)
{
printA::print(); //测试命名空间 printA， ：：是作用域解析运算符
printB::print();
}
命名空间可以嵌套定义：
namespace A
{
functiong1(){};
namespace B
{ }
}
一个 namespace 是指一个具名的范围（named scope）。namespace 被用来将相关的声
明划归在一起，将不相关的代码部分隔开。命名空间只是命名了一个特殊的作用域，当程序
很大，而且需要多 人合作的时候，命名空间就显得特别的重要。比如 2 个程序员 A,B 在同
一个程序中定义了函数 pop(),如果没有使用命名空间，则会出错，而且这种错误难以检测
出来。为了安全起见，他们可以定义不同的命名空间 A 和 B，在用的时候可以使用 A::pop()
和 B::pop()来区分。
在 STL 中，标准库的全部成员在预先定义的命名空间 std 中。如果要用类模板 vector ，
有两种方法：一是在程序的前面添加预处理指令：
#include <vector>
using namespace std;
第二种方法是：
#include <vector>
using std::vector;
动态绑定和静态绑定
所谓绑定是指，对于参与多态行为的类型，他们具有多态行为的接口是在公共基类的设
计中就预先确定的。而非绑定则对于参与多态行为的类型，他们的接口没有预先定义。
在 C++中通过继承实现的多态是动态绑定，通过模板实现的多态是静态绑定。动态绑定
的接口是在运行期间（动态）完成的，静态绑定的接口是在编译期间（静态）完成的。好了，
有了以上的知识我们可以来学习 STL 了。

STL 的组成
STL 有三大核心部分：容器（Container）、算法（Algorithms）、迭代器（Iterator），
容器适配器（container adaptor），函数对象(functor)，除此之外还有 STL 其他标准组件。
• 容器：装东西的东西，装水的杯子，装咸水的大海，装人的教室……STL 里的容器
是可容纳一些数据的模板类；
• 算法：就是往杯子里倒水，往大海里排污，从教室里撵人……STL 里的算法，就是
处理容器里面数据的方法，操作；
• 迭代器：往杯子里倒水的水壶，排污的管道，撵人的那个物业管理人员……STL 里
的迭代器：遍历容器中数据的对象；
对存储于容器中的数据进行处理时，迭代器能从一个成员移向另一个成员。他能按预先
定义的顺序在某些容器中的成员间移动。对普通的一维数组、向量、双端队列和列表来说，
迭代器是一种指针。
知道了吧？嘎嘎，当然了，你猜到了，那是我在瞎扯蛋。

下面让我们来看看专家是怎么说的：
• 容器（container）：容器是数据在内存中组织的方法，例如，数组、堆栈、队列、
链表或二叉树（不过这些都不是 STL 标准 容器）。STL 中的容器是一种存储 T
（Template）类型值的有限集合的数据结构,容器的内部实现一般是类。这些值可以
是对象本身，如果数据类型 T 代 表的是 Class 的话。
• 算法（algorithm）：算法是应用在容器上以各种方法处理其内容的行为或功能。例
如，有对容器内 容排序、复制、检索和合并的算法。在 STL 中，算法是由模板函数
表现的。这些函数不是容器类的成员函数。相反，它们是独立的函数。令人吃惊的
特点之一就是 其算法如此通用。不仅可以将其用于 STL 容器，而且可以用于普通的
C＋＋数组或任何其他应用程序指定的容器。
• 迭代器 (iterator)：一旦选定一种容器类型和数据行为(算法)，那么剩下唯一要他
做的就是用迭代器使其相互作用。可以把达代器看作一个指向容器中元素的 普通指
针。可以如递增一个指针那样递增迭代器，使其依次指向容器中每一个后继的元素。
迭代器是 STL 的一个关键部分，因为它将算法和容器连在一起。
下面我将依次介绍 STL 的这三个主要组件。

容器
STL 中的容器有队列容器和关联容器，容器适配器（congtainer adapters：stack,queue，
priority queue），位集（bit_set），串包(string_package)等等。
在本文中，我将介绍 list,vector，deque 等队列容器，和 set 和 multisets,map 和
multimaps 等关联容器，一共 7 种基本容器类。
队列容器（顺序容器）：队列容器按照线性排列来存储 T 类型值的集合，队列的每个成
员都有自己的特有的位置。顺序容器有向量类型、双端队列类型、列表类型三种。
基本容器——顺序容器
向量（vector 容器类）：＃include <vector>，vector 是一种动态数组，是基本数组
的类模板。其内部定义了很多基本操作。既然这是一个类，那么它就会有自己的构造函数。
vector 类中定义了 4 中种构造函数：
• 默认构造函数，构造一个初始长度为 0 的空向量，
如：vector<int> v1;
• 带有单个整形参数的构造函数，此参数描述了向量的初始大小。这个构造函数还
有一个可选的参数，这是一个类型为 T 的实例，描述了各个向量种各成员的初始值；
如：vector<int> v2(init_size,0); 如果预先定义了：int init_size;他的成员值
都被初始化为 0；
• 复制构造函数，构造一个新的向量，作为已存在的向量的完全复制，
如：vector<int> v3(v2);
• 带两个常量参数的构造函数，产生初始值为一个区间的向量。区间由一个半开区
间[first,last](MS word 的显示可能会有问题，first 前是一个左方括号，last 后
面是一个右圆括号)来指定。
如：vector<int> v4（first,last）
下面一个例子用的是第四种构造方法，其它的方法读者可以自己试试。
//stl_cpp_7.cpp
//程序：初始化演示
#include <cstring>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int ar[10] = { 12, 45, 234, 64, 12, 35, 63, 23, 12, 55 };
char* str = "Hello World";
int main(void)
{
vector <int> vec1(ar, ar+10); //first=ar,last=ar+10,不包括 ar+10
vector <char> vec2(str, str+strlen(str)); //first=str,last= str+strlen(str),
不包括最后一个
cout<<"vec1:"<<endl;
//打印 vec1 和 vec2，const_iterator 是迭代器，后面会讲到
//当然，也可以用 for (int i=0; i<vec1.size(); i++)cout << vec[i];输出
//size()是 vector 的一个成员函数
for(vector<int>::const_iterator p=vec1.begin();p!=vec1.end(); ++p)
cout<<*p;
cout<<''/n''<<"vec2:"<<endl;
for(vector<char>::const_iterator p1=vec2.begin();p1!=vec2.end(); ++p1)
cout<<*p1;
getchar();
return 0;
}
为了帮助理解向量的概念，这里写了一个小例子，其中用到了 vector 的成员函数：
begin()，end()，push_back()，assign()，front()，back()，erase()，empty()，at()，
size()。
//stl_cpp_8.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
typedef vector<int> INTVECTOR;//自定义类型 INTVECTOR
//测试 vector 容器的功能
void main(void)
{
//vec1 对象初始为空
INTVECTOR vec1;
//vec2 对象最初有 10 个值为 6 的元素
INTVECTOR vec2(10,6);
//vec3 对象最初有 3 个值为 6 的元素，拷贝构造
INTVECTOR vec3(vec2.begin(),vec2.begin()+3);
//声明一个名为 i 的双向迭代器
INTVECTOR::iterator i;
//从前向后显示 vec1 中的数据
cout<<"vec1.begin()--vec1.end():"<<endl;
for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//从前向后显示 vec2 中的数据
cout<<"vec2.begin()--vec2.end():"<<endl;
for (i =vec2.begin(); i !=vec2.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//从前向后显示 vec3 中的数据
cout<<"vec3.begin()--vec3.end():"<<endl;
for (i =vec3.begin(); i !=vec3.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//测试添加和插入成员函数，vector 不支持从前插入
vec1.push_back(2);//从后面添加一个成员
vec1.push_back(4);
vec1.insert(vec1.begin()+1,5);//在 vec1 第一个的位置上插入成员 5
//从 vec1 第一的位置开始插入 vec3 的所有成员
vec1.insert(vec1.begin()+1,vec3.begin(),vec3.end());
cout<<"after push() and insert() now the vec1 is:" <<endl;
for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//测试赋值成员函数
vec2.assign(8,1); // 重新给 vec2 赋值，8 个成员的初始值都为 1
cout<<"vec2.assign(8,1):" <<endl;
for (i =vec2.begin(); i !=vec2.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//测试引用类函数
cout<<"vec1.front()="<<vec1.front()<<endl;//vec1 第零个成员
cout<<"vec1.back()="<<vec1.back()<<endl;//vec1 的最后一个成员
cout<<"vec1.at(4)="<<vec1.at(4)<<endl;//vec1 的第五个成员
cout<<"vec1[4]="<<vec1[4]<<endl;
//测试移出和删除
vec1.pop_back();//将最后一个成员移出 vec1
vec1.erase(vec1.begin()+1,vec1.end()-2);//删除成员
cout<<"vec1.pop_back() and vec1.erase():" <<endl;
for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); ++i)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//显示序列的状态信息
cout<<"vec1.size(): "<<vec1.size()<<endl;//打印成员个数
cout<<"vec1.empty(): "<<vec1.empty()<<endl;//清空
}
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，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。
在 Java 里面也有向量的概念。Java 中的向量是对象的集合。 其中，各元素可以不必
同类型，元素可以增加和删除，不能直接加入原始数据类型。

双端队列（qeque 容器类）：#include <deque>
deque（读音：deck，意即：double queue）容器类与 vector 类似，支持随机访问和快
速插入删除，它在容器中某一位置上的操作所花费的是线性时间。与 vector 不同的是，deque
还支持从开始端插入数据：
push_front()。此外 deque 也不支持与 vector 的 capacity()、reserve()类似的操作。
//stl_cpp_9.cpp
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
typedef deque<int> INTDEQUE;//有些人很讨厌这种定义法，呵呵
//从前向后显示 deque 队列的全部元素
void put_deque(INTDEQUE deque, char *name)
{
INTDEQUE::iterator pdeque;//仍然使用迭代器输出
cout << "The contents of " << name << " : ";
for(pdeque = deque.begin(); pdeque != deque.end(); pdeque++)
cout << *pdeque << " ";//注意有 "*"号哦，没有"*"号的话会报错
cout<<endl;
}
//测试 deqtor 容器的功能
void main(void)
{
//deq1 对象初始为空
INTDEQUE deq1;
//deq2 对象最初有 10 个值为 6 的元素
INTDEQUE deq2(10,6);
//deq3 对象最初有 3 个值为 6 的元素
//声明一个名为 i 的双向迭代器变量
INTDEQUE::iterator i;
//从前向后显示 deq1 中的数据
put_deque(deq1,"deq1");
//从前向后显示 deq2 中的数据
put_deque(deq2,"deq2");
//从 deq1 序列后面添加两个元素
deq1.push_back(2);
deq1.push_back(4);
cout<<"deq1.push_back(2) and deq1.push_back(4):"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//从 deq1 序列前面添加两个元素
deq1.push_front(5);
deq1.push_front(7);
cout<<"deq1.push_front(5) and deq1.push_front(7):"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//在 deq1 序列中间插入数据
deq1.insert(deq1.begin()+1,3,9);
cout<<"deq1.insert(deq1.begin()+1,3,9):"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//测试引用类函数
cout<<"deq1.at(4)="<<deq1.at(4)<<endl;
cout<<"deq1[4]="<<deq1[4]<<endl;
deq1.at(1)=10;
deq1[2]=12;
cout<<"deq1.at(1)=10 and deq1[2]=12 :"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//从 deq1 序列的前后各移去一个元素
deq1.pop_front();
deq1.pop_back();
cout<<"deq1.pop_front() and deq1.pop_back():"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//清除 deq1 中的第 2 个元素
deq1.erase(deq1.begin()+1);
cout<<"deq1.erase(deq1.begin()+1):"<<endl;
put_deque(deq1,"deq1");
//对 deq2 赋值并显示
deq2.assign(8,1);
cout<<"deq2.assign(8,1):"<<endl;
put_deque(deq2,"deq2");
}
上面我们演示了 deque 如何进行插入删除等操作，像 erase(),assign()是大多数容器
都有的操作。关于 deque 的其他操作请参阅附录。

表（List 容器类）：#include <list>
List 又叫链表，是一种双线性列表，只能顺序访问（从前向后或者从后向前），图 2
是 list 的数据组织形式。与 前面两种容器类有一个明显的区别就 是：它不支持随机访
问。要访问表中某个下标处的项需要从表头或表尾处（接近该下标的一端）开始循环。而且
缺少下标预算符：operator[]。


图 2

同时，list 仍然包涵了 erase(),begin(),end(),insert(),push_back(),push_front()
这些基本函数，下面我们来演示一下 list 的其他函数功能。

merge()：合并两个排序列表；
splice()：拼接两个列表；
sort()：列表的排序；
//stl_cpp_10.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;
void PrintIt(list<int> n)
{
for(list<int>::iterator iter=n.begin(); iter!=n.end(); ++iter)
cout<<*iter<<" ";//用迭代器进行输出循环
}
int main(void)
{
list<int> listn1,listn2;
//给 listn1,listn2 初始化
listn1.push_back(123);
listn1.push_back(0);
listn1.push_back(34);
listn1.push_back(1123);
//now listn1:123,0,34,1123
listn2.push_back(100);
listn2.push_back(12);
//now listn2:12,100
listn1.sort();
listn2.sort();
//给 listn1 和 listn2 排序
//now listn1:0,34,123,1123 listn2:12,100
PrintIt(listn1);
cout<<endl;
PrintIt(listn2);
listn1.merge(listn2);
//合并两个排序列表后,listn1:0，12，34，100，123，1123
cout<<endl;
PrintIt(listn1);
cin.get();
}
上面并没有演示 splice()函数的用法，这是一个拗口的函数。用起来有点麻烦。图 3
所示是splice函数的功能。将一个列表插入到另一个列表当中。list容器类定义了splice()
函数的 3 个版本：
splice(position,list_value);
splice(position,list_value,ptr);
splice(position,list_value,first,last);
list_value 是一个已存在的列表，它将被插入到源列表中，position 是一个迭代参数，
他当前指向的是要进行拼接的列表中的特定位置。


图 3
listn1:123,0,34,1123 listn2:12,100
执行 listn1.splice(find(listn1.begin(),listn1.end(),0),listn2);之后，listn1
将变 为：123，12，100，34，1123。即把 listn2 插入到 listn1 的 0 这个元素之前。其中，
find()函数找到 0 这个元素在 listn1 中的位置。值得注意的是，在执行 splice 之后，
list_value 将不复存在了。这个例子中是 listn2 将不再存在。
第二个版本当中的 ptr 是一个迭代器参数，执行的结果是把 ptr 所指向的值直接插入到
position 当前指向的位置之前.这将只向源列表中插入一个元素。
第三个版本的 first 和 last 也是迭代器参数，并不等于
list_value.begin(),list_value.end()。First 指的是要插入的列的第一个元素，last 指
的是要插入的列的最后一个元素。

如果 listn1:123,0,34,1123 listn2:12,43，87，100 执行完以下函数之后
listn1.splice(find(listn1.begin(),listn1.end(),0),++listn2.begin(),--listn2.end
());
listn1:123,43,87,0,34,1123 listn2:12,100
以上，我们学习了 vector,deque,list 三种基本顺序容器，其他的顺序容器还有：
slist,bit_vector 等等。

另一种容器——关联容器（有点费解哦，出去让脑子清醒一下再回来看）
与前面讲到的顺序容器相比，关联容器更注重快速和高效地检索数据的能力。这些容器
是根据键值（key）来检索数据的，键可以是值也可以是容器中的某一成员。这一类中的成
员在初始化后都是按一定顺序排好序的。

集和多集（set 和 multiset 容器类）：#include <set>
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
果你需要一个键/值对（pair）来存储数据，map（也是一个关联容器，后面将马上要讲到）
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。
在集中，所有的成员都是排列好的。如果先后往一个集中插入：12，2，3，123，5，65
则输出该集时为：2，3，5，12，65，123
集和多集的区别是：set 支持唯一键值，set 中的值都是特定的，而且只出现一次；而
multiset 中可以出现副本键，同一值可以出现多次。

Set 和 multiset 的模板参数：
template<class key, class compare, class Allocator=allocator>
第一个参数 key 是所存储的键的类型，第二个参数是为排序值而定义的比较函数的类
型，第三个参数是被实现的存储分配符的类型。在有些编译器的具体实现中， 第三个参数
可以省略。第二个参数使用了合适形式的迭代器为键定义了特定的关系操作符，并用来在容
器中遍历值时建立顺序。集的迭代器是双向，同时也是常量 的，所以迭代器在使用的时候
不能修改元素的值。

Set 定义了三个构造函数：
默认构造函数：
explicit set(const Compare&=compare());
如：set<int,less<int> > set1;
less<int>是一个标准类，用于形成降序排列函数对象。升序排列是用 greater<int>。
通过指定某一预先定义的区间来初始化 set 对象的构造函数：
template<class InputIterator> set(InputIterator, InputIterator,/ const
Compare&=compare());
如：set<int ,less<int> >set2(vector1.begin(),vector1.end());
复制构造函数：
set（const set<Key,Compare&>）;
如：set<int ,less<int> >set3(set2);
下面我们来看一个简单的集和多集的插入例程：
//stl_cpp_11.cpp
#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main(void)
{
set<int> set1;
for(int i=0; i<10; ++i)
set1.insert(i);
for(set<int>::iterator p=set1.begin();p!=set1.end();++p)
cout<<*p<<"";
if(set1.insert(3).second)//把 3 插入到 set1 中
//插入成功则 set1.insert(3).second 返回 1，否则返回 0
//此例中，集中已经有 3 这个元素了，所以插入将失败
cout<<"set insert success";
else
cout<<"set insert failed";
int a[] = {4, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 5, 1, 0};
multiset<int> A;
A.insert(set1.begin(),set1.end());
A.insert(a,a+10);
cout<<endl;
for(multiset<int>::iterator p=A.begin();p!=A.end();++p)
cout<<*p<<" ";
cin.get();
return 0;
}
在集之间可以进行并集（set_union()）、交集(set_intersection())、差集
(set_diffrence())d 等操作，功能强大。

映射和多重映射（map 和 multimap）：#include <map>
映射和多重映射基于某一类型 Key 的键集的存在，提供对 T 类型的数据进行快速和高效
的检索。对 map 而言，键只是指存储在容器中的某一成员。Map 不 支持副本键，multimap
支持副本键。Map 和 multimap 对象包涵了键和各个键有关的值，键和值的数据类型是不相
同的，这与 set 不同。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。Map 支持下表运算符 operator[],用 访问普通数组的方式访问
map，不过下标为 map 的键。在 multimap 中一个键可以对应多个不同的值。

下面的例程说明了 map 中键与值的关系。
//stl_cpp_12.cpp
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int main(void)
{
map<char,int,less<char> > map1;
map<char,int,less<char> >::iterator mapIter;
//char 是键的类型，int 是值的类型
//下面是初始化，与数组类似
//也可以用 map1.insert(map<char,int,less<char> >::value_type(''c'',3));
map1[''c'']=3;
map1[''d'']=4;
map1[''a'']=1;
map1[''b'']=2;
for(mapIter=map1.begin();mapIter!=map1.end();++mapIter)
cout<<" "<<(*mapIter).first<<": "<<(*mapIter).second;
//first 对应定义中的 char 键，second 对应定义中的 int 值
//检索对应于 d 键的值是这样做的：
map<char,int,less<char> >::const_iterator ptr;
ptr=map1.find(''d'');
cout<<''/n''<<" "<<(*ptr).first<<" 键对应于值："<<(*ptr).second;
cin.get();
return 0;
}
从以上例程中，我们可以看到 map 对象的行为和一般数组的行为类似。Map 允许两个
或多个值使用比较操作符。下面我们再看看 multimap:
//stl_cpp_13.cpp
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
int main(void)
{
multimap<string,string,less<string> >mulmap;
multimap<string,string,less<string> >::iterator p;
//初始化多重映射 mulmap:
typedef multimap<string,string,less<string> >::value_type vt;
typedef string s;
mulmap.insert(vt(s("Tom "),s("is a student")));
mulmap.insert(vt(s("Tom "),s("is a boy")));
mulmap.insert(vt(s("Tom "),s("is a bad boy of blue!")));
mulmap.insert(vt(s("Jerry "),s("is a student")));
mulmap.insert(vt(s("Jerry "),s("is a beatutiful girl")));
mulmap.insert(vt(s("DJ "),s("is a student")));
//输出初始化以后的多重映射 mulmap:
for(p=mulmap.begin();p!=mulmap.end();++p)
cout<<(*p).first<<(*p).second<<endl;
//检索并输出 Jerry 键所对应的所有的值
cout<<"find Jerry :"<<endl;
p=mulmap.find(s("Jerry "));
while((*p).first=="Jerry ")
{
cout<<(*p).first<<(*p).second<<endl;
++p;
}
cin.get();
return 0;
}
在 map 中是不允许一个键对应多个值的，在 multimap 中，不支持 operator[],也就是
说不支持 map 中允许的下标操作。

算法（algorithm）：#inlcude <algorithm>
STL 中算法的大部分都不作为某些特定容器类的成员函数，他们是泛型的，每个算法都
有处理大量不同容器类中数据的使用。值得注意的是，STL 中的算法大多有多种版本，用户
可以依照具体的情况选择合适版本。中在 STL 的泛型算法中有 4 类基本的算法：
• 变序型队列算法，可以改变容器内的数据；
• 非变序型队列算法，处理容器内的数据而不改变他们；
• 排序值算法，包涵对容器中的值进行排序和合并的算法，还有二叉搜索算法 $$通用
数值算法；
注：STL 的算法并不只是针对 STL 容器，对一般容器也是适用的。

变序型队列算法（mutating algorithms）：
又叫可修改的序列算法。这类算法有复制（copy）算法、交换（swap）算法、替代（replace）
算法、删除（remove）算法，移动 （transfer）算法、翻转（reverse）算法等等。这些算
法可以改变容器中的数据（数据值和值在容器中的位置）。下面介绍 2 个比较常用的算法
reverse()和 copy()。
//stl_cpp_14.cpp
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>//下面用到了输出迭代器 ostream_iterator
using namespace std;
int main(void)
{
int arr[6]={1,12,3,2,1215,90};
int arr1[7];
int arr2[6]={2,5,6,9,0,-56};
copy(arr,(arr+6),arr1);//将数组 aar 复制到 arr1
cout<<"arr[6] copy to arr1[7],now arr1: "<<endl;
for(int i=0;i<7;i++)
cout<<" "<<arr1[i];
reverse(arr,arr+6);//将排好序的 arr 翻转
cout<<''/n''<<"arr reversed ,now arr:"<<endl;
copy(arr,arr+6,ostream_iterator<int>(cout, " "));//复制到输出迭代器
swap_ranges(arr,arr+6,arr2);//交换 arr 和 arr2 序列
cout<<''/n''<<"arr swaped to arr2,now arr:"<<endl;
copy(arr,arr+6,ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout<<''/n''<<"arr2:"<<endl;
copy(arr2,arr2+6,ostream_iterator<int>(cout, " "));
cin.get();
return 0;
}
revese()的功能是将一个容器内的数据顺序翻转过来，它的原型是：
template<class Bidirectional >
void reverse(Bidirectional first, Bidirectional last);
将 first 和 last 之间的元素翻转过来，上例中你也可以只将 arr 中的一部分进行翻转：
reverse(arr+3,arr+6);这也是有效的。First 和 last 需要指定一个操作区间。
Copy()是要将一个容器内的数据复制到另一个容器内，它的原型是：
Template<class InputIterator ，class OutputIterator>
OutputIterator copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator
result);
它把[first,last－1]内的队列成员复制到区间[result,result+(last-first)-1]中。
泛型交换算法：Swap()操作的是单值交换，它的原型是：
template<class T>
void swap(T& a,T& b);
swap_ranges()操作的是两个相等大小区间中的值，它的原型是：
template<class ForwardIterator1, class ForwardIterator2>
ForwardIterator2 swap_ranges(ForwardIterator1 first1,ForwardIterator1 last1, /
ForwardIterator1 first2);
交换区间[first1,last1-1]和[first2, first2+(last1-first1)-1]之间的值，并假设
这两个区间是不重叠的。

非变序型队列算法（Non-mutating algorithm）：
又叫不可修改的序列算法。这一类算法操作不影响其操作的容器的内容，包括搜索队列
成员算法，等价性检查算法，计算队列成员个数的算法。我将用下面的例子介绍其中的
find(),search(),count()：
//stl_cpp_15.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(void)
{
int a[10]={12,31,5,2,23,121,0,89,34,66};
vector<int> v1(a,a+10);
vector<int>::iterator result1,result2;//result1 和 result2 是随机访问迭代器
result1=find(v1.begin(),v1.end(),2);
//在 v1 中找到 2，result1 指向 v1 中的 2
result2=find(v1.begin(),v1.end(),8);
//在 v1 中没有找到 8，result2 指向的是 v1.end()
cout<<result1-v1.begin()<<endl; //3－0＝3 或 4－1＝3，屏幕结果是 3
cout<<result2-v1.end()<<endl;
int b[9]={5,2,23,54,5,5,5,2,2};
vector<int> v2(a+2,a+8);
vector<int> v3(b,b+4);
result1=search(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end());
cout<<*result1<<endl;
//在 v1 中找到了序列 v2，result1 指向 v2 在 v1 中开始的位置
result1=search(v1.begin(),v1.end(),v3.begin(),v3.end());
cout<<*(result1-1)<<endl;
//在 v1 中没有找到序列 v3，result 指向 v1.end(),屏幕打印出 v1 的最后一个元素 66
vector<int> v4(b,b+9);
int i=count(v4.begin(),v4.end(),5);
int j=count(v4.begin(),v4.end(),2);
cout<<"there are "<<i<<" members in v4 equel to 5"<<endl;
cout<<"there are "<<j<<" members in v4 equel to 2"<<endl;
//计算 v4 中有多少个成员等于 5,2
cin.get();
return 0;
}
find()的原型是：
template<class InputIterator，class EqualityComparable>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last,/
const EqualityComparable& value);
其功能是在序列[first,last-1]中查找 value 值，如果找到，就返回一个指向 value
在序列中第一次出现的迭代，如果没有找到，就返回一个指向 last 的迭代（last 并不属于
序列）。 search()的原型是：
template <class ForwardIterator1, class ForwardIterator2>
ForwardIterator1 search(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1,/
ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2);
其功能是在源序列[first1,last1-1]查找目标序列[first2，last2-1]如果查找成功，
就返回一个指向源序列中目标序列出现的首位置的迭代。查找失败则返回一个指向 last 的
迭代。 Count()的原型是：
template <class InputIterator, class EqualityComparable>
iterator_traits<InputIterator>::difference_type count(InputIterator first,/
InputIterator last, const EqualityComparable& value);
其功能是在序列[first,last-1]中查找出等于 value 的成员，返回等于 value 得成员的
个数。

排序算法（sort algorithm）：
这一类算法很多，功能强大同时也相对复杂一些。这些算法依赖的是关系运算。在这里
我只介绍其中比较简单的几种排序算法：sort(),merge(),includes()
//stl_cpp_16.cpp
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(void)
{
int a[10]={12,0,5,3,6,8,9,34,32,18};
int b[5]={5,3,6,8,9};
int d[15];
sort(a,a+10);
for(int i=0;i<10;i++)
cout<<" "<<a[i];
sort(b,b+5);
if(includes(a,a+10,b,b+5))
cout<<''/n''<<"sorted b members are included in a."<<endl;
else
cout<<"sorted a dosn`t contain sorted b!";
merge(a,a+10,b,b+5,d);
for(int j=0;j<15;j++)
cout<<" "<<d[j];
cin.get();
return 0;
}
sort()的原型是：
template <class RandomAccessIterator>
void sort(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last);
功能是对[first,last-1]区间内的元素进行排序操作。与之类似的操作还有：
partial_sort(), stable_sort()，partial_sort_copy()等等。 merge()的原型是：
template <class InputIterator1, class InputIterator2, class OutputIterator>
OutputIterator merge(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,/
InputIterator2 first2, InputIterator2 last2,OutputIterator
result);
将有序区间[first1,last1-1]和[first2,last2-1]合并到[result, result + (last1 -
first1) + (last2 - first2)-1]区间内。

Includes()的原型是：
template <class InputIterator1, class InputIterator2>
bool includes(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,/
InputIterator2 first2, InputIterator2 last2);
其功能是检查有序区间[first2,last2-1]内元素是否都在[first1,last1-1]区间内，
返回一个 bool 值。

通用数值算法（generalized numeric algorithms）
这一类算法还不多，涉及到专业领域中有用的算术操作，独立包涵于头文件<numeric>
中（HP 版本的 STL 中是<algo.h>）。这里不作介绍。
STL 中的算法大都有多种版本，常见的版本有以下 4 中：
• 默认版本，假设给出了特定操作符；
• 一般版本，使用了成员提供的操作符；
• 复制版本，对原队列的副本进行操作，常带有 _copy 后缀；
• 谓词版本，只应用于满足给定谓词的队列成员，常带有 _if 后缀；
以上我们学习了 STL 容器和算法的概念，以及一些简单的 STL 容器和算法。在使用算法
处理容器内的数据时，需要从一个数据成员移向另一个数据成员，迭代器恰好实现了这一功
能。下面我们来学习 STL 迭代器 。

迭代器（itertor）：#include<iterator>
迭代器实际上是一种泛化指针，如果一个迭代器指向了容器中的某一成员，那么迭代
器将可以通过自增自减来遍历容器中的所有成员。迭代器是联系容器和算法的媒介，是算法
操作容器的接口。在运用算法操作容器的时候，我们常常在不知不觉中已经使用了迭代器。
STL 中定义了 6 种迭代器：
• 输入迭代器，在容器的连续区间内向前移动，可以读取容器内任意值；
• 输出迭代器，把值写进它所指向的队列成员中；
• 前向迭代器，读取队列中的值，并可以向前移动到下一位置（++p,p++）；
• 双向迭代器，读取队列中的值，并可以向前向后遍历容器；
• 随机访问迭代器, vector<T>::iterator，list<T>::iterator 等都是这种迭代器 ；
• 流迭代器，可以直接输出、输入流中的值；
实际上，在前面的例子中，我们不停的在用迭代器。下面我们用几个例子来帮助理解这
些迭代器的用法。
下面的例子用到了输入输出迭代器：
// stl_cpp_17.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
int main(void)
{
vector<string> v1;
ifstream file("Text1.txt");
if(file.fail())
{
cout<<"open file Text1.txt failed"<<endl;
return 1;
}
copy(istream_iterator<string>(file),istream_iterator<string>(),inserter(v1,/
v1.begin()));
copy(v1.begin(),v1.end(),ostream_iterator<string>(cout," "));
cout<<endl;
cin.get();
return 0;
}
这里用到了输入迭代器 istream_iterator，输出迭代器 ostream_iterator。程序完成
了将一个文件输出到屏幕的功能，先将文件 读入，然后通过输入迭代器把文件内容复制到
类型为字符串的向量容器内，最后由输出迭代器输出。Inserter 是一个输入迭代器的一个
函数(迭代器适配 器)，它的使用方法是：
inserter (container ,pos);
congtainer 是将要用来存入数据的容器，pos 是容器存入数据的开始位置。上例中，是
把文件内容存入（copy()）到向量 v1 中。

现在我们已经对 STL 的三大基本组件有了一个大概的了解，下面让我们一起来看看 STL 的其
他标准组件。

函数对象（functor 或者 funtion objects）：#include <function>
函数对象又称之为仿函数。函数对象将函数封装在一个对象中，使得它可作为参数传递
给合适的 STL 算法，从而使算法的功能得以扩展。可以把它当作函数来使用。用户也可以定
义自己的函数对象。下面让我们来定义一个自己的函数对象。
// stl_cpp_18.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
struct int_max{
int operator()(int x,int y){return x>y?x:y; }
};//operator() 重载了"（）"， (int x,int y)是参数列表
int main(void)
{
cout<<int_max()(3,4)<<endl;
cin.get();
return 0;
}
这里的 int_max（）就是一个函数对象，struct 关键字也可以用 class 来代替，只不
过 struct 默认情况下是公有访问权限，而 class 定义的是默认私有访问权限。下面我们来
定义一个 STL 风格的函数对象：
// stl_cpp_19.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
struct adder : public unary_function<double, void>
{
adder() : sum(0) {}
double sum;
void operator()(double x) { sum += x; }
};
int main(void)
{
double a[5]={0.5644,1.1,6.6,8.8,9.9};
vector<double> V(a,a+5);
adder result = for_each(V.begin(), V.end(), adder());
cout << "The sum is " << result.sum << endl;
cin.get();
return 0;
}
在这里，我们定义了一个函数对象 adder()，这也是一个类，它的基类是 unary_function
函数对象。unary_function 是一 个空基类，不包涵任何操作或变量。只是一种格式说明，
它有两个参数，第一个参数是函数对象的使用数据类型，第二个参数是它的返回类型。基于
它所定义的函数 对象是一元函数对象。（注：用关键字 struct 或者 class 定义的类型实际
上都是"类"）
STL 内定义了各种函数对象，否定器、约束器、一元谓词、二元谓词都是常用的函数对
象。函数对象对于编程来说很重要，因为他如同对象类型的抽象一样作用于操作。

适配器（adapter）：
适配器是用来修改其他组件接口的 STL 组件，是带有一个参数的类模板（这个参数是操
作的值的数据类型）。STL 定义了 3 种形式的适配器：容器适配器，迭代器适配器，函数适
配器。
• 容 器适配器：包括栈（stack）、队列(queue)、优先(priority_queue)。使用容器
适配器，stack 就可以被实现为基本容器类型 （vector,dequeue,list）的适配。
可以把 stack 看作是某种特殊的 vctor,deque 或者 list 容器，只是其操作仍然受到
stack 本身属性的限制。queue 和 priority_queue 与之类似。容器适配器的接口更
为简单，只是受限比一般容器要多；
• 迭代器适配器：修改为某些基本容器定义的迭代器的接口的一种 STL 组件。反向迭
代器和插入迭代器都属于迭代器适配器，迭代器适配器扩展了迭代器的功能；
• 函数适配器：通过转换或者修改其他函数对象使其功能得到扩展。这一类适配器有
否定器（相当于"非"操作）、帮定器、函数指针适配器。
结束语
如果你理解了算法、迭代器、容器，那么你几乎就了解了 STL。关于 STL 的其他方面，
新手都是不常用的，可以暂时以理解 STL 的组成的编程思想为主。这篇文章里用到了 19 个
cpp 代码，每个代码都在 Windows 2000+ Dev-C++ 4.9.9.0 和 windows 2000＋VC 环境下通
过编译运行。读者可以通过 copy/paste 到任何一款 C++编译器中运行。无论你想不想学 STL，
先运行一下 STL 代码吧。编 程快乐，好好学习，天天向上。