C++ 标准模板库（Standard Template Library, STL）是 C++ 标准库的核心组成部分，提供了一系列通用、高效的模板化数据结构和算法。它的设计基于泛型编程思想，通过高度解耦的组件实现了代码复用和灵活性。以下是 STL 的核心组成部分和特性概述：

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目录

1. 核心组件

(1) 容器（Containers）

(2) 迭代器（Iterators）

(3) 算法（Algorithms）

(4) 函数对象（Functors）与 Lambda

(5) 适配器（Adapters）

2. 关键特性

(1) 泛型编程

(2) 高性能

(3) 可扩展性

3. 常用容器性能对比

4. 典型代码示例

5. 注意事项

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1. 核心组件

(1) 容器（Containers）

• 作用：存储和管理数据的对象。

• 分类：

  • 顺序容器：线性排列元素（如 vector, list, deque, array, forward_list）。

  • 关联容器：基于键（Key）有序存储（如 set, map, multiset, multimap）。

  • 无序关联容器：基于哈希表的无序存储（如 unordered_set, unordered_map）。

  • 容器适配器：对底层容器的封装（如 stack, queue, priority_queue）。

(2) 迭代器（Iterators）

• 作用：提供对容器元素的统一访问接口，充当容器与算法之间的桥梁。

• 类型：

  • 输入迭代器（只读）、输出迭代器（只写）

  • 前向迭代器（单向遍历）、双向迭代器（支持反向）、随机访问迭代器（支持跳跃访问）。

• 示例：

  vector<int> vec = {1, 2, 3};
  for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {cout << *it << " ";  // 输出: 1 2 3
  }

(3) 算法（Algorithms）

• 作用：操作容器中的元素，如排序、查找、遍历等。

• 特点：通过迭代器与容器解耦，不依赖具体容器类型。

• 常见算法：

  • sort(), find(), reverse(), copy(), transform(), accumulate()。

(4) 函数对象（Functors）与 Lambda

• 函数对象：重载了 operator() 的类，可像函数一样调用（如 greater<int> 用于降序排序）。

• Lambda 表达式（C++11）：匿名函数，简化算法的定制操作。

  vector<int> nums = {3, 1, 4};
  sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a > b; }); // 降序排序

(5) 适配器（Adapters）

• 作用：修改组件接口（如 stack 基于 deque 实现，但限制为后进先出操作）。

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2. 关键特性

(1) 泛型编程

• 通过模板（Templates）实现类型无关的代码，例如 vector<int> 和 vector<string> 使用同一套实现逻辑。

(2) 高性能

• 容器和算法经过高度优化（如 vector 的连续内存访问、unordered_map 的哈希表平均 O(1) 查找）。

(3) 可扩展性

• 允许用户自定义容器、迭代器或函数对象，并与 STL 协同工作。

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3. 常用容器性能对比

容器	插入/删除时间复杂度	随机访问	底层结构
vector	尾部 O(1)，其他 O(n)	O(1)	动态数组
list	O(1)	不支持	双向链表
deque	头尾 O(1)	O(1)	分块数组
map/set	O(log n)	不支持	红黑树
unordered_map	平均 O(1)	不支持	哈希表

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4. 典型代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;int main() {// 容器与算法结合vector<int> vec = {5, 2, 8, 1, 9};sort(vec.begin(), vec.end());  // 升序排序// 使用 Lambda 表达式过滤偶数auto it = remove_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 != 0; });vec.erase(it, vec.end());// 输出结果：2 8for (auto num : vec) {cout << num << " ";}return 0;
}

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5. 注意事项

1. 迭代器失效：在修改容器（如 vector 扩容）时，原有迭代器可能失效。

2. 容器选择：根据场景选择合适容器（如频繁插入删除用 list，快速查找用 unordered_map）。

3. 范围操作：算法通常作用于迭代器范围（[begin, end)）。

4. C++11 增强：如 emplace 系列函数减少拷贝开销，右值引用优化资源管理。