STL(standard template libaray-標準模板庫)，是C++標準庫的重要組成部分，包含了很多常用的數據結構和算法。

在我們學習了模板的之后，再來看STL，就能知道它是C++標準庫中的模板類和模板函數的集合，作為可復用的庫大大提高了程序員的工作效率。

STL主要組成包括：

• 容器（Containers）：封裝各種數據結構，如數組、鏈表、集合等。
• 算法（Algorithms）：提供排序、查找、拷貝、合并等通用算法。
• 迭代器（Iterators）：連接容器與算法的橋梁，用來遍歷容器。
• 函數對象（Function Objects / Functors）：行為像函數的對象，用于定制算法行為。
• 適配器（Adapters）：對已有組件進行封裝，使其接口發生變化（如 stack、queue）。
• 分配器（Allocators）：負責內存分配，通常使用默認的分配器。

概要如下圖所示：

說到STL，就不得不說到泛型編程，這也是上次提到過的一種編程方式。具體可以查看：【C++】Chaper03 函數模板與泛型-CSDN博客

接下來進行幾個部分的大致介紹。

一、STL容器

容器大致分為三類，分別是序列式容器、關聯式容器、無序容器。

1. 序列式容器（Sequence Containers）

保持元素的排列順序。

• vector：動態數組，支持隨機訪問，尾部插入刪除高效。
• deque：雙端隊列，頭尾插入刪除都高效。
• list：雙向鏈表，任意位置插入刪除高效，但不支持隨機訪問。
• forward_list：C++11引入，單向鏈表。
• array：定長數組，C++11引入。

2. 關聯式容器（Associative Containers）

自動按鍵排序（通常為紅黑樹實現）。

• set：鍵的集合，不允許重復。
• multiset：允許重復鍵。
• map：鍵值對，鍵唯一。
• multimap：鍵值對，鍵可重復。

3. 無序容器（Unordered Containers）

基于哈希表實現，C++11 引入。

• unordered_set、unordered_multiset
• unordered_map、unordered_multimap

二、迭代器（Iterators）

STL中的迭代器類似于指針，用于訪問容器中的元素。

常見迭代器類型：

• input_iterator：只讀，單向（如 istream_iterator）
• output_iterator：只寫，單向（如 ostream_iterator）
• forward_iterator：可讀寫，單向（如 forward_list）
• bidirectional_iterator：雙向（如 list）
• random_access_iterator：隨機訪問（如 vector、deque）

三、STL算法（Algorithms）

STL 提供了約 60 多種通用算法，主要分為以下幾類：

• 非變序算法：不修改原始容器內容（如 find、count、for_each）
• 變序算法：可能會修改容器（如 copy、replace、remove）
• 排序和比較：sort、stable_sort、min、max
• 數值算法：accumulate、inner_product（需 #include <numeric>）

四、函數對象（Function Objects）

函數對象是重載了 operator() 的類或結構體，可以像函數一樣調用。常用于定制排序規則等。

例如：

struct MyCompare {bool operator()(int a, int b) {return a > b; // 降序}
};std::sort(vec.begin(), vec.end(), MyCompare());

五、適配器（Adapters）

對現有的容器或函數進行封裝，改變其接口。

• 容器適配器：stack、queue、priority_queue
• 迭代器適配器：reverse_iterator、insert_iterator
• 函數適配器：bind、not1、mem_fun（C++11推薦使用 std::bind 和 Lambda）

六、分配器（Allocators）

用于抽象和管理內存的分配與釋放。一般用默認的分配器，但也可以自定義內存管理策略。

標準分配器 std::allocator :

std::allocator 是 C++ 標準庫提供的默認分配器，實現了最基本的內存分配和對象管理功能。其定義位于頭文件 中。主要成員函數包括：

• allocate：分配未構造的內存。
• deallocate：釋放先前分配的內存。
• construct：在已分配的內存上構造對象（C++17 之前）。
• destroy：調用對象的析構函數（C++17 之前）2。

自定義分配器:

自定義分配器允許開發者控制內存管理策略。例如，可以實現一個內存池分配器，以減少頻繁的內存分配和釋放帶來的開銷。

STL的優點與缺點

STL的優點與缺點

優點：

• 高效：模板和內聯使得STL非常高效。
• 通用：一套算法可作用于不同容器。
• 易用：編寫高質量代碼更容易。

缺點：

• 編譯慢：模板膨脹嚴重。
• 錯誤提示晦澀難懂。
• 可定制性有限（例如自定義內存管理復雜）。