Стандартная библиотека шаблонов

В любой программе, кроме операторов языка, используются средства библиотек, включаемых в среду программирования. Компиляторы Microsoft Visual C++ содержат библиотеки классов для написания приложений Windows. Часть библиотек стандартизована, т.е. должна поставляться с любым компилятором языка.

Стандартную библиотеку С++ можно условно разделить на две части. К первой относятся функции, макросы, типы и константы, унаследованные из библиотеки С, а ко второй – классы, шаблоны и другие средства С++ для ввода, вывода, хранения и обработки данных как стандартных типов, так и типов, определенных пользователем.

В классах можно выделить несколько групп в соответствии с их назначением:

• потоковые классы предназначены для управления потоками данных между оперативной памятью и внешними устройствами (дисками, консолью и т.д.), а также в пределах оперативной памяти;

• строковый класс string предназначен для удобной и защищенной от ошибок работы с символьными строками, лишен недостатков строк в стиле С;

• контейнерные классы – реализуют наиболее распространенные структуры для хранения данных – например, векторы, списки, множества и пр.;

• алгоритмы – предназначены для обработки элементов контейнеров;

• итераторы – обеспечивают универсальный доступ к элементам контейнеров и их перебор;

• математические классы – поддерживают эффективную обработку массивов с плавающей точкой и работу с комплексными числами;

• диагностические классы – обеспечивают идентификацию типов и объектно-ориентированную обработку ошибок;

• остальные классы – обеспечивают динамическое распределение памяти, обработку функциональных объектов и т.д.

Часть библиотеки, в которую входят контейнерные классы, алгоритмы и итераторы, называют стандартной библиотекой шаблонов (STL – Standard Template Library). В основе архитектурных решений библиотеки STL лежат следующие особенности.

Первая особенность – разделение данных и операций (принципы противоположны принципам ООП, где объект соединяет данные и операции). Концепция STL основана на отделении данных от операций. Данные хранятся в контейнерах, а операции определяются адаптируемыми алгоритмами. Разные алгоритмы по мере необходимости применяются к разным контейнерам. За счет этого отделения достигнуты гибкость и компактность библиотеки STL.

Вторая фундаментальная особенность STL – параметризация и контейнеров, и алгоритмов. Все компоненты STL реализованы в виде шаблонов, которые могут работать с любыми типами, для которых допустимы операции, используемые компонентом.

Третья особенность – применение итераторов. Итераторы как бы «склеивают» контейнеры и алгоритмы, благодаря чему любой алгоритм может работать практически с любым контейнером.

Для использования контейнеров и адаптеров необходимо подключать стандартные заголовочные файлы:

заголовочный файл	назначение
#include<vector>	вектор
#include<deque>	двусторонняя очередь
#include<list>	двусвязный список
#include<stack>	стек
#include<queue>	очередь, очередь с приоритетами
#include<set>	множество, множество с дубликатами
#include<map>	словарь, словарь с дубликатами
#include<bitset>	последовательность битов, битовое множество

Для использования алгоритмов и итераторов необходимо подключать стандартные заголовочные файлы:

заголовочный файл	назначение
#include<algorithm>	алгоритмы
#include<functional>	функциональные объекты
#include<iterator>	итераторы