标准模板库

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标准模板库（英文：Standard Template Library，縮寫：STL），是一个C++软件库，也是C++標準程式庫的一部分。

模板是C++程序设计语言的一个比较新的重要特征，而标准模板库正是基于此特征。标准模板库使得C++编程语言在有了同Java一样强大的类库的同时，保有了更大的可扩展性。

目录

歷史[编辑]

标准模板库係由Alexander Stepanov創造於1979年前後，這也正是比雅尼·斯特勞斯特魯普創造C++的年代。

雖然David R. Musser於1971年開始即在計算機幾何領域發展並倡導某些泛型程序設計觀念，但早期並沒有任何程式語言支援泛型程序設計。第一個支援泛型概念的語言是Ada。[來源請求] Alex和Musser曾於1987開發出一套相關的Ada library.

标准模板库設計人Stepanov早期從事教育工作，1970年代研究泛型程序設計，那時他與其同事一起在GE公司開發出一個新的程序語言——Tecton。

1983年，Stepanov先生轉至Polytechnic大學教書，繼續研究泛型程序設計，同時寫了許多Scheme的程序，應用在graph與network的演算法上，1985年又轉至GE公司專門教授高階程序設計，並將graph與network的Scheme程式，改用Ada寫，用了Ada以後，他發現到一個動態（dynamically）类型的程序（如Scheme）與強制（strongly）类型的程序（如Ada）有多麼的不同。

在動態类型的程序中，所有类型都可以自由的轉換成別的类型，而強制类型的程序卻不能。但是，強制类型在出錯時較容易發現程序錯誤。

1988年Stepanov先生轉至HP公司執行開發泛型程序庫的工作。此時，他已经认识C語言中指標(pointer)的威力，他表示一個程序员只要有些許硬件知识，就很容易接受C語言中指標的觀念，同時也瞭解到C語言的所有数据結構均可以指標間接表示，這點是C與Ada、Scheme的最大不同。

Stepanov並認為，雖然C++中的繼承功能可以表示泛型設計，但終究有個限制。雖然可以在基礎类型（superclass）定義算法和接口，但不可能要求所有物件皆是繼承這些，而且龐大的繼承體系將減低虛擬（virtual）函數的執行效率，這便違反的前面所說的「效率」原則。

到了C++模版觀念，Stepanov參加了許多有關的研討會，與C++之父Bjarne討論模版的设计細節。如，Stepanov認為C++的函數模版（function template）應該像Ada一樣，在声明其函數原型後，應該显式的声明一个函數模版之实例（instance）；Bjarne則不然，他認為可以透過C++的重載（overloading）功能來表達。

Stepanov想像中的函數模版：

   in *.hpp
   template<class T>
   T square(T x) { return x*x; }
 
   in *.cpp
   double square(double);
   cout << square(3.3);
   int square(int);
   cout << square(3);

Bjarne認為的函數模版：

   in *.hpp
   template<class T>
   T square(T x) { return x*x; }
 
   in *.cpp
   cout << square(3.3);
   cout << square(3);

幾經爭辯，Stepanov發現Bjarne是對的（參考侯俊傑《标准模板库講座·第三章》）。事後Stepanov回想起來非常同意Bjarne的作法。

“
template 引數推導機制（arguments deduction ，在标准模板库中佔非常重要的角色。Alexander Stepanov（标准模板库創造者）在與Dr. Dobb's Journal進行的訪談中說道『1992 我重回generic-library的開發工作。這時候C++有了template

我發現Bjarne完成了一個非常美妙的設計。之前我在Bell Lab曾參與數次template的相關設計討論，並且非常粗暴地要求Bjarne應該將C++ template設計得儘可能像Ada generics那樣。我想由於我的爭辯是如此地粗暴，他決定反對。我瞭解到在C++中除了擁有template classes之外還擁有template functions的重要性。然而我認為template function應該像Ada generics一樣，也就是說它們應該是显式实例，Bjarne沒有聽進我的話，他設計了一個template function機制，其中的template是以一個重載化機制

（overloading mechanism來進行隐式实例這項特殊的技術對我的工作具有關鍵性的影響，因為我發現它使我得以完成Ada不可能完成的許多動作。我非常高興Bjarne當初沒有聽我的意見。』（DDJ 1995 年三月號）
”

事實上，C++的模版，本身即是一套複雜的巨集語言（macro language），巨集語言最大的特色為：所有工作在編譯時期就已完成。显式的声明函數模版之实例，與直接透過C++的多載功能隱式声明，結果一樣，並無很大區別，只是前者加重程序员的負擔，使得程式變得累贅。

1992年Meng Lee加入Alex的專案，成為另一位主要貢獻者。

1992年，HP泛型程序庫計畫結束，小組解散，只剩下Stepanov先生與Meng Lee小姐（她是東方人，标准模板库的英文名稱其實是取STepanov與Lee而來[來源請求]），Lee先前研究的是編譯器的製作，對C++的模版很熟，第一版的标准模板库中許多程式都是Lee的傑作。

1993年，Andy Koenig到斯坦福演講，Stepanov便向他介紹标准模板库，Koenig聽後，隨即邀請Stepanov參加1993年11月的ANSI/ISO C++標準化會議，並發表演講。

Bell實驗室的Andrew Koenig於1993年知道标准模板库研究計劃後，邀請Alex於是年11月的ANSI/ISO C++標準委員會會議上展示其觀念。並獲得與會者熱烈的迴應。

1994年1月6日，Koenig寄封電子郵件給Stepanov，表示如果Stepanov願意將标准模板库的說明文件撰寫齊全，在1月25日前提出，便可能成為標準C++的一部份。Stepanov回信道："Andy, are you crazy?" 。 Koenig便說："Well, yes I am crazy,but why not try it?"。

Alex於是在次年夏天在Waterloo舉行的會議前完成其正式的提案，並以百分之八十壓倒性多數，一舉讓這個巨大的計劃成為C++ Standard的一部份。

标准模板库於1994年2月年正式成為ANSI/ISO C++的一部份，它的出現，促使C++程序员的思維方式更朝向泛型编程（generic program）發展。

內容[编辑]

容器[编辑]

标准模板库包含了序列容器（sequence containers）與關聯容器（associative containers）。 序列容器包含了 vector, deque 和 list。至於關聯容器則有 set, multiset, map 和 multimap。

資料容器 描述
有序／Lists - 有序集
vector C++提供了內建陣列的替代型態vector，vector 可以如同陣列一樣的存取方式，例如使用下標（Subscript）運算子，並記得自己的長度資訊（size），您也可以使用物件的方式來存取vector（push、pop）。使用vector可以輕易地定義二維可調整型陣列。要使用vector，必須含入vector表頭檔。
list list容器是一個有序（Ordered）的資料結構（循序容器），其特性主要是實作串列資料結構。具有雙向鏈結作用。
deque
(双端队列)		 一个在固定的时间分别往开头或结尾插入或删除的向量，但是它在修改之后缺乏迭代器有效性的保障。
Associative containers - 无序集
set
multiset 跟set具有相同功能，但允許重複的元素。
map
multimap 跟map具有相同功能，但允許重複的鍵值。
hash_set
hash_multiset
hash_map
hash_multimap		 分别类似于集合，多集合，映射，或者多重映射。但是，使用哈希表实现。它的键（Keys）没有把排序，但是必须存在一个对键值的哈希函数。这些容器并不是C++标准库的部分，但包含在SGI的标准模板库扩展中，并且包含在公共类库，如在GNU C++类库的__gnu_cxx空间。它们可能在未来包含于C++标准。
其他类型的容器
bitset 存储系列位类似的固定大小的布尔向量。实现按位运算，缺乏迭代器，不是序列。
valarray 另外像数组一样向量的C，为高速数字设计但以一些简化编程和一般用途的开支做为代价。它有许多功能，可以在理想地符合在向量超级计算机和消费级的标量处理器的SIMD单元里的向量处理器，同时也减轻在标量计算机向量数学规划，甚至在标量计算机中。

参见[编辑]

外部連結[编辑]

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