C++ Templates STL标准模板库的基本概念

STL标准库包括几个重要的组件：容器、迭代器和算法。迭代器iterator，用来在一个对象群集的元素上进行遍历操作。这个对象群集或许是一个容器，或许是容器的一部分。迭代器的主要好处是，为所有的容器提供了一组很小的公共接口。利用这个接口，某项操作就可以行进到群集的下一个元素。同时每一种容器都提供了自己的迭代器，而这些迭代器了解该种容器的内部结构，所以能够知道如何正确行进。

vector是将其元素置于一个dynamic array 中加以管理。它允许随机存取，也就是说你可以利用索引直接存取任何一个元素。在array尾部附加元素或者移除元素均非常快速。但是在array中部或者头部安插元素就比较费时，因为，为了保持原本的相对次序，安插点之后的所有元素都必须移动，搬出位子来。
vector和deque都有这几个函数
push_back()向后插入元素
push_front()向前插入元素
size()成员函数返回容器中的元素个数

List由双向链表(double linked list)实作而成。这意味着list内的每个元素都以一部分内存指示其前驱元素和后继元素。List不提供随机存取，因此如果你要存取第10个元素，你必须沿着串链一次走过前9个元素。不过，移动至下一个元素或前一个元素的行为，可以在常数时间内完成。因此一般的元素存取动作会花费线性时间。这比vector和deque提供的分摊时间(amoritzed)常数时间，性能差很多。
List的优势是：在任何位置上执行安插或删除动作都非常迅速，因为只需改变链接就行。这表示在list中间位置移动元素比在vector和deque快得多。
list 函数申明：
front();
empty();
push_back();
pop_front();//并不会返回被删除的元素，所以你无法将front()和pop_front()合二为一

vector没有提供push_front()，因为其时间性能很差，在vector头端安插一个元素，需要移动全部的元素。一般而言，stl容器只提供
通常具备良好的时间效能的成员函数，这样可以防止程序员调用性能很差的函数。
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<char>coll;//list container for character elements
for(char c='a';c<='z';c++)
{
coll.push_back(c);
}
while(!coll.empty())
{
cout<<coll.front()<<' ';
coll.pop_front();
}
cout<<endl;
}

也可以吧string当做STL容器来使用。这里的string是指c++string类族系(basic_string<>,string,wstring)的对象。string和vector非常相似，只不过其元素为字符。

Array容器不是类别class，而是c++语言核心所支持的一种type，具有静态大小或者动态大小的
array。但是array并非stl容器，他们并没有类似size()和empty()等成员函数。尽管如此，stl的设计允许你针对array调用stl算法，当我们以static arrays作为初始行时，这一点特别有用。

关联容器和顺序容器的本质区别：关联容器是通过键存取和读取元素、顺序容器通过元素在容器中的位置顺序存储和访问元素。因此，关联容器不提供front、push_front、pop_front、back、push_back以及pop_back，此外对于关联容器不能通过容器大小来定义，因为这样的话将无法知道键所对应的值什么。
关联式容器依据特定的排序准则，自动为其元素排序。排序准则一函数形式呈现，用来标记哦元素值(value)或者元素键(key)。缺省情况下以operator<进行比较，不过你也可以提供自己的比较函数，定义出不同的排序准则。

两个基本的关联容器类型是map和set。map的元素以键-值对的形式组织：键用作元素在map的索引，而值则表示所存储和读取的数据。set仅包含一个键，并有效地支持关于某个键是否存在的查询。set和map类型的对象不允许为同一个键添加第二个元素。如果一个键必须对应多个实例，则需使用multimap或mutiset类型，这两种类型允许多个元素拥有相同的键。

ps:所有的关联式容器都提供有一个insert()成员函数，用以安插新元素
在关联式容器中不能使用序列式容器的push_back()和push_front()函数，它们在这里毫无意义，因为你没有权利制定新元素的位置。并且要注意的是Sets不允许存在重复元素

迭代器(iterator)是一个可遍历STL容器内全部或部分元素的对象。一个迭代器用来指出容器中的一个特定位置。基本操作如下：
Operator*
返回当前位置上的元素值。如果该元素拥有成员，你可以透过迭代器，直接以operator->取用

Operator++
将迭代器前进至下一个元素。大多数迭代器还可以使用operator--退回前一个元素。

Operator==和Operator!=
判断两个迭代器是否指向同一位置

operator=
为迭代器赋值(将其所指元素的位置赋值过去)

这些操作和c++操作array元素是的指针接口一致。不同之处在于，迭代器是个所谓的smart pointer，具有遍历复杂数据结构的能力。其下层运行机制取决于其所遍历的数据结构。因此，每一种容器都需要将其迭代器以嵌套的方式定义与内部。因此各种迭代器的接口相同，型号却不同。这直接导致了泛型程序设计的概念:所有操作行为都使用相同的接口，虽然他们的型号不同。因此，你可以使用template将泛型操作公式化，使之得以顺利的运行那些能够满足接口需求的任何型别。
所有的容器类别都提供有一些成员函数，使我们得以获得迭代器并以之遍历所有的元素。这些函数中最重要的是：
begin():返回一个迭代器，指向容器起始点，也就是第一元素所在的位置。
end():返回一个迭代器，指向容器的结束点。结束点在最后一个元素之后，这样的迭代器又称为past-the-end 迭代器。
1、为遍历元素时，循环的结束时机提供了一个简单的判断依据。只要尚未到达end(),循环就可以继续
2、不必对空区间采取特殊的处理方法。空区间的begin()就等同于end();

#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<char>coll;
for(char c='a';c<='z';++c)
{
coll.push_back(c);
}
list<char>::const_iterator pos;
for(pos=coll.begin();pos!=coll.end(); ++pos)
{
cout<<*pos<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}

任何一种容器都定义有两种迭代器型别：
1、container::iterator
这种迭代器以“读/写”的模式遍历元素
2、container::const_iterator
这种迭代器以”只读“模式

在循环内部，语句*pos代表当前的元素。本例将它输出之后，又接着输出了一个空格。你不能改变元素内容，以为pos是个const_iterator，从迭代器的观点看去，元素是常量，不能改变。不过如果拟采用非常量(nonconstant)迭代器，而且元素本身的型别也是非常量，那么就可以透过迭代器来改变元素的值。
list<char>::iterator pos;
for(pos=coll.begin();pos!=coll.end();++pos)
{
*pos=toupper(*pos);
}//最好使用++pos，不要使用pos++

我们也可以采用list例中所用的相同循环来打印set内的元素。以一个迭代器遍历全部元素，并且逐一打印出来：
IntSet::const_iterator pos;
for(pos=coll.begin();pos!=coll.end();++pos)
{
cout<<*pos<<" ";
}

由于迭代器是容器定义的，所以无论容器内部结构如何复杂，它都知道如何行事。举个例子，如果迭代器指向第三个元素，操作符++便会将它移动到上端的第四个元素，再一次++，便会将它移动到下方的第五个元素。

set中元素输出默认是从小到大（set不可以有重复元素）  如这个set的输出结果就是：1 2 3 4 5 6

#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main()
{
typedef set<int>IntSet;//元素型别为int的一个set
IntSet coll;
coll.insert(1);
coll.insert(3);
coll.insert(5);
coll.insert(4);
coll.insert(1);
coll.insert(6);
coll.insert(2);
IntSet::const_iterator pos;
for(pos=coll.begin();pos!=coll.end();pos++)
{
cout<<*pos<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}
set中的元素组织形式都是一种类似二叉树的依次排列
由于multiset允许元素重复存在，因此其中可包含两个数值相同的元素
新元素会根据排序准则自动安插到正确的位置。但是，你不能使用序列式容器的push_back()和push_front()函数，在这里毫无意义，因为你没有权利指定新元素的位置。

Maps和Multimaps的运用实例

Map的元素是成对的键值/实值(key/value)。因此其申明、元素安插、元素存取皆和set有所不同。下面是一个multimap的运用实例
#include<iostream>
#include<map>
#include<stirng>
using namespace std;
int main()
{
typedef multimap<int,stirng> IntStringMMap;
IntStringMMap coll;
coll.insert(make_pair(5,"tagged"));
coll.insert(make_pair(2,"a"));
coll.insert(make_pair(1,"this"));
coll.insert(make_pair(4,"of"));
coll.insert(make_pair(6,"strings"));
coll.insert(make_pair(1,"is"));
coll.insert(make_pair(3,"multimap"));
IntStringMMap::iterator pos;
for(pos=coll.begin();pos!=coll.end();++pos)
{
cout<<pos->second;
}//不过由于this和is的键值相同，两者的出现顺序也可能反过来
cout<<endl;
}
输出结果:this is a multimap of tagged strings

//c++标准程序库凡是必须返回两个值的函数，也都会利用pair对象。pair可以将两个值视为一个单元。容器类别map和multimap就是使用pairs来管理其健值/实值(key/value)的成对元素
pair的实现是一个结构体，主要的两个成员变量是first second， 因为是使用struct不是class，所以可以直接使用pair的成员变量。