C++标准库分析总结(一)

之前学习过标准库，最近身边有人问到相关话题，故在此做一个总结

1 标准库介绍

　　C++标准库：C++ Standard Library
　　C++标准模板库：Standard Template Library（STL）

1.1 二者关系及表现形式

1. 标准库是由编译器提供的（比如我们常见的VC，GCC...），STL属于标准库的一部分（占比绝大部分），标准库一定是包含（大于）STL的；
2. 标准库引用形式：

• • 　　都是以头文件的形式提供不带.h,比如：#include<vector>；
  • 　　新式c头文件一般是：#include<cstdio>；
  • 　　命令空间：namespace std；

　　引用方法：

#include <iostream>
#include <cstdio>  //snprintf()
#include <cstdlib> //RAND_MAX
#include <cstring> //strlen(), memcpy()
#include <string> 
using namespace std;
using std::cin;
using std::cout;
using std::string;

 1.2 STL六大部件

　　以上的六大部件解释如下：

1. 容器：容器就是我们存放数据的地方，相当于数据仓库，实现方式是类模板；
2. 分配器：管理容器背后的内存使用，实现方式是类模板；
3. 算法：常见的比如排序、查找等，实现方式是函数模板；
4. 迭代器：算法操作容器的桥梁,是一种泛化的指针，实现方式是类模板；
5. 仿函数：或者叫Function Object,它是一个类对象，其次它重载了()操作符，使用在自定义类对象时，比如我们对石头进行排序，在算法操作时就可以写一些仿函数供算法正确使用，实现方式时类模板；
6. 适配器：相对于迭代器、仿函数、容器的数据转换，实现方式是类模板。

1.3 STL的简单使用

 

1.4 事间复杂度

　　要讨论时间复杂度，其中n必须建立在足够大的工业数据基础上

1.5 STL中的区间表示法

　　 STL采用前闭后开区间表示数据的范围，所有的数据都是通过begin()和end()两个函数表示数据的范围，begin表示数据的头，end表示数据尾的下一个元素，也就是说，对end进行解引用操作得到的指针它是不确定的东西，也可能造成程序宕机或者其他不是你心里所想的东西。

2 容器分类

　　容器分为序列式容器和关联式容器（分为有序和无序），红色部分是c++2.0引入的

序列式容器（Sequence Container）：元素都是有序的，里面的空间可能是连续的，也可能是由指针一个个串起来的；

关联式容器（Associative Container）：元素是由key和value组成的，当然用key能很快找value，适用于查找操作

2.1 序列式容器（Sequence Container）

2.1.1 Array

　　对比于c语言的数组，标准库进行封装，初始化的时候就要确定大小，不能扩展（注意在栈上有大小限制，不同的机器内存限制不一样）；

2.1.2 Vector

　　一种可以动态扩充的数组，只能在容器的末端进行扩充，当容量不足时会自动扩充，扩充规则为当前空间的2倍，内存由Vector背后的分配器进行，使用者不用关心内存分配问题；

2.1.3 Deque

　　双端队列，容器两端均可进行数据扩充；

2.1.4 List

　　双向环状链表，内存占用比Forward_List多；

2.1.5 Forward_List

　　单向链表，只能从尾部扩充。

2.2 关联式容器（Associative Container）-- 有序

　　元素key是有序

2.2.1 Set/MultSet

　　目前各大厂商编译器都是由红黑树（RBtree）实现，保证每个子树根节点键值大于左子树所有节点的键值，小于右子树所有节点的键值，左右是高度平衡的防止某一个分支比较长，每个元素由key和value组成，set中key和value是同一个值，key和value是不分的，元素不可重复，当重复放入时容器会反弹回来；

　　MultSet表示元素可以重复。

2.2.2 Map/Multimap

　　目前各大厂商编译器也都是由红黑树实现，区别于set，每个元素分为key和value，同样元素不可重复，当重复放入时容器会反弹回来；

　　Multimap表示元素可重复，也就是key-value可重复。

2.3 无序容器（Unordered Container）-- 无序

　　元素的key是无序的；

　　Unordered set和Unordered  map底层是由哈希表（Hashtable）实现,用哈希表必然存在元素碰撞问题，所以各大编译器都采用Separate Chaining哈希表。