1、STL简介node
（一）、泛型程序设计程序员
泛型编程（generic programming）
将程序写得尽量通用
将算法从数据结构中抽象出来，成为通用的
C++的模板为泛型程序设计奠基了关键的基础
算法
（二）、什么是STL编程
一、STL（Standard Template Library），即标准模板库，是一个高效的C++程序库。
二、包含了诸多在计算机科学领域里经常使用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性安全
三、从逻辑层次来看，在STL中体现了泛型化程序设计的思想（generic programming）
数据结构
在这种思想里，大部分基本算法被抽象，被泛化，独立于与之对应的数据结构，用于以相同或相近的方式处理各类不一样情形。框架
四、从实现层次看，整个STL是以一种类型参数化（type parameterized）的方式实现的
函数
基于模板(template)spa
2、STL组件操作系统
Container(容器) 各类基本数据结构
Adapter(适配器) 可改变containers、Iterators或Function object接口的一种组件
Algorithm(算法) 各类基本算法如sort、search…等
Iterator(迭代器) 链接containers和algorithms
Function object(函数对象)
Allocator(分配器)
（一）、容器
容器类是容纳、包含一组元素或元素集合的对象
七种基本容器：
向量（vector）、双端队列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）
标准容器的成员绝大部分都具备共同的名称
序列式容器
序列式容器Sequence containers,其中每一个元素均有固定位置——取决于插入时机和地点，和元素值无关。（vector、deque、list）
关联式容器
关联式容器Associative containers，元素位置取决于特定的排序准则以及元素值，和插入次序无关。（set、multiset、map、multimap）
一、须要频繁在序列中间位置上进行插入和/或删除操做且不须要过多地在序列内部进行长距离跳转，应该选择list
二、vector头部与中间插入删除效率较低，在尾部插入与删除效率高。
三、deque是在头部与尾部插入与删除效率较高
set/map/multiset/multimap
set，同map同样，全部元素都会根据元素的键值自动被排序，由于set/map二者的全部各类操做，都只是转而调用RB-tree的操做行为，不过，值得注意的是，二者都不容许两个元素有相同的键值。
不一样的是：set的元素不像map那样能够同时拥有实值(value)和键值(key)，set元素同时拥有实值和键值，且实值就是键值，键值就是实值，而map的全部元素都是pair，同时拥有实值(value)和键值(key)，pair的第一个元素被视为键值，第二个元素被视为实值。
至于multiset/multimap，他们的特性及用法和set/map彻底相同，惟一的差异就在于它们容许键值重复，即全部的插入操做基于RB-tree的insert_equal()而非insert_unique()。In computer science, a multimap (sometimes also multihash) is a generalization of a map or associative array
abstract data type in which more than one value may be associated with and returned for a given key.
摘自 sgi stl 红黑树数据结构定义:
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typedef bool _Rb_tree_Color_type; const _Rb_tree_Color_type _S_rb_tree_red = false; const _Rb_tree_Color_type _S_rb_tree_black = true; struct _Rb_tree_node_base { typedef _Rb_tree_Color_type _Color_type; typedef _Rb_tree_node_base* _Base_ptr; _Color_type _M_color; _Base_ptr _M_parent; _Base_ptr _M_left; _Base_ptr _M_right; static _Base_ptr _S_minimum(_Base_ptr __x) { while (__x->_M_left != 0) __x = __x->_M_left; return __x; } static _Base_ptr _S_maximum(_Base_ptr __x) { while (__x->_M_right != 0) __x = __x->_M_right; return __x; } }; template <class _Value> struct _Rb_tree_node : public _Rb_tree_node_base { typedef _Rb_tree_node<_Value>* _Link_type; _Value _M_value_field; }; |
hash_set/hash_map/hash_multiset/hash_multimap
hash_set/hash_map，二者的一切操做都是基于hashtable之上。不一样的是，hash_set同set同样，同时拥有实值和键值，且实值就是键值，键值就是实值，而hash_map同map同样，每个元素同时拥有一个实值(value)和一个键值(key)，因此其使用方式，和上面的map基本相同。但因为hash_set/hash_map都是基于hashtable之上，因此不具有自动排序功能。为何? 由于hashtable没有自动排序功能。
至于hash_multiset/hash_multimap的特性与上面的multiset/multimap彻底相同，惟一的差异就是它们hash_multiset/hash_multimap的底层实现机制是hashtable(而multiset/multimap，上面说了，底层实现机制是RB-tree)，因此它们的元素都不会被自动排序，不过也都容许键值重复。
因此说白了，什么样的结构决定其什么样的性质，由于set/map/multiset/multimap都是基于RB-tree之上，因此有自动排序功能，而hash_set/hash_map/hash_multiset/hash_multimap都是基于hashtable之上，因此不含有自动排序功能，至于加个前缀multi_无非就是容许键值重复而已。
std::tr1::unordered_map 是无序哈希表，但操做效率要比 std::map、std::hash_map、 __gnu_cxx::hash_map 都要高，能够研究一下。
（二）、迭代器
一、迭代器Iterators，用来在一个对象群集（collection of objects）的元素上进行遍历。这个对象群集或许是个容器，或许是容器的一部分。迭代器的主要好处是，为全部容器提供了一组很小的公共接口。迭代器以++进行累进，以*进行提领，于是它相似于指针，咱们能够把它视为一种smart pointer
二、好比++操做能够遍历至群集内的下一个元素。至于如何作到，取决于容器内部的数据组织形式。
三、每种容器都提供了本身的迭代器，而这些迭代器可以了解容器内部的数据结构。
（三）、算法
算法Algorithms，用来处理群集内的元素。它们能够出于不一样的目的而搜寻、排序、修改、使用那些元素。经过迭代器的协助，咱们能够只需编写一次算法，就能够将它应用于任意容器，这是由于全部的容器迭代器都提供一致的接口。
（四）、适配器
一、适配器是一种接口类
为已有的类提供新的接口
目的是简化、约束、使之安全、隐藏或者改变被修改类提供的服务集合
二、三种类型的适配器：
容器适配器：用来扩展7种基本容器，它们和顺序容器相结合构成栈、队列和优先队列容器
迭代器适配器（反向迭代器、插入迭代器、IO流迭代器）
函数适配器（函数对象适配器、成员函数适配器、普通函数适配器）
（五）、函数对象
一、函数对象（function object）也称为仿函数（functor）
二、一个行为相似函数的对象，它能够没有参数，也能够带有若干参数。
三、任何重载了调用运算符operator()的类的对象都知足函数对象的特征
四、函数对象能够把它称之为smart function。
五、STL中也定义了一些标准的函数对象，若是以功能划分，能够分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。为了调用这些标准函数对象，须要包含头文件<functional>。
（六）、分配器
负责空间配置与管理。从实现的角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class template。
隐藏在这些容器后的内存管理工做是经过STL提供的一个默认的allocator实现的。固然，用户也能够定制本身的allocator，只要实现allocator模板所定义的接口方法便可，而后经过将自定义的allocator做为模板参数传递给STL容器，建立一个使用自定义allocator的STL容器对象，如：
stl::vector<int, UserDefinedAllocator> array;
大多数状况下，STL默认的allocator就已经足够了。这个allocator是一个由两级分配器构成的内存管理器，当申请的内存大小大于128byte时，就启动第一级分配器经过malloc直接向系统的堆空间分配，若是申请的内存大小小于128byte时，就启动第二级分配器，从一个预先分配好的内存池中取一块内存交付给用户，这个内存池由16个不一样大小（8的倍数，8~128byte）的空闲列表组成，allocator会根据申请内存的大小（将这个大小round up成8的倍数）从对应的空闲块列表取表头块给用户。
这种作法有两个优势：
（1)小对象的快速分配。小对象是从内存池分配的，这个内存池是系统调用一次malloc分配一块足够大的区域给程序备用，当内存池耗尽时再向系统申请一块新的区域，整个过程相似于批发和零售，起先是由allocator向总经商批发必定量的货物，而后零售给用户，与每次都向总经商要一个货物再零售给用户的过程相比，显然是快捷了。固然，这里的一个问题时，内存池会带来一些内存的浪费，好比当只需分配一个小对象时，为了这个小对象可能要申请一大块的内存池，但这个浪费仍是值得的，何况这种状况在实际应用中也并很少见。
(2)避免了内存碎片的生成。程序中的小对象的分配极易形成内存碎片，给操做系统的内存管理带来了很大压力，系统中碎片的增多不但会影响内存分配的速度，并且会极大地下降内存的利用率。之内存池组织小对象的内存，从系统的角度看，只是一大块内存池，看不到小对象内存的分配和释放。
参考：
C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++编程规范