《STL泛型编程》课件——探索C++标准模板库的奥妙

泛型编程探索标准模STL C++板库的奥妙是什么？STL标准模板库泛型编程STL是C++标准库的一部分，它提供了一套广泛的泛型组件，包括STL使用泛型编程，这意味着代码可以独立于具体数据类型编写容器、迭代器、算法和函数对象这些组件可以用来构建各种数通过使用模板，STL可以创建能够处理不同数据类型的组件，从而据结构和算法，并且可以与不同的数据类型一起使用提高代码的可重用性和可扩展性的发展历程STL1994年1STL首次发布，由Alexander Stepanov开发1998年2STL被纳入C++标准库2011年3C++11标准增加了许多新特性，包括右值引用、lambda表达式和移动语义，这些特性增强了STL的性能和灵活性2017年4C++17标准进一步完善了STL，提供了更多工具和功能，如constexpr函数和并行算法的设计原则STL泛型高效STL组件应该能够处理任何数据STL应该提供高效的算法和数据类型结构可扩展安全性STL应该易于扩展和定制STL应该提供安全的内存管理和异常处理容器序列容器关联容器容器存储数据的顺序，例如容器存储数据及其关联的键值对，vector、list、deque例如set、map、multiset、multimap适配器容器的适配器，例如stack、queue、priority_queue序列容器vector list动态数组，提供随机访问，内存连续双向链表，提供双向迭代，插入删除分配效率高deque双端队列，提供随机访问，可以在头部和尾部进行快速插入和删除关联容器set map有序集合，元素唯一，可以使用迭代键值对集合，元素唯一，可以使用键器进行遍历值进行查找multiset multimap有序集合，元素可以重复，可以使用键值对集合，元素可以重复，可以使迭代器进行遍历用键值进行查找适配器stack1后进先出，可以用来实现函数调用栈queue2先进先出，可以用来模拟队列priority_queue3优先队列，元素按照优先级排序迭代器输入迭代器1仅支持单次向前移动输出迭代器2仅支持单次向前移动和写入前向迭代器3支持多次向前移动，但不支持向后移动双向迭代器4支持向前和向后移动随机访问迭代器5支持随机访问，例如使用下标进行访问算法12搜索排序查找元素，例如find、search对元素进行排序，例如sort、stable_sort34修改数值操作修改元素，例如copy、transform对数值进行操作，例如accumulate、inner_product函数对象仿函数函数适配器实现函数对象，可以用来模拟函数调用，并且可以进行状态保存函数适配器可以用来对函数对象进行修改，例如bind、not1空间配置器作用功能空间配置器负责为STL容器分配内存它提供了与标准库的内存分空间配置器可以用来配器相同的接口，但可以根据需要进行定制，以优化内存分配效•调整分配内存的大小率•管理内存块的分配和释放•优化内存分配效率惰性求值延迟计算惰性求值是指在需要时才进行计算，而不是在代码执行时立即计算优点惰性求值可以提高性能，减少不必要的计算应用惰性求值在STL中应用于一些算法，例如find_if元编程编译期编程应用元编程是在编译期进行的编程，而不是在运行期进行元编程可以用来生成代码、优化代码和实现类型安全的编程泛型编程简介概念优势泛型编程是一种编写独立于具体泛型编程提高了代码的可重用性数据类型代码的技术，它允许代和可扩展性，减少了代码重复码在不同的数据类型上进行操作为什么选择泛型编程？代码可重用性代码可读性泛型编程允许编写一次代码，并泛型编程使代码更易于阅读和理在不同的数据类型上使用它解类型安全性能优化泛型编程可以帮助避免类型错误泛型编程可以帮助优化代码性能，因为它允许编译器在编译时进行类型推断和代码优化模板基础模板定义模板实例化模板定义使用关键字template和尖括号来定义模板实例化是指在使用模板时，将具体的类型传递给模板，从而生成具体的代码模板参数类型参数1用来指定模板参数的类型，例如template非类型参数2用来指定模板参数的值，例如template模板模板参数3用来指定模板参数为其他模板，例如template模板特化概念模板特化是指为特定的类型或值定义模板的特殊版本用途模板特化可以用来优化代码，或者处理特殊类型的操作模板元编程编译期计算优势模板元编程使用模板来进行编译模板元编程可以提高代码性能，期计算，而不是在运行期进行并提供类型安全模板元编程应用类型特质静态断言使用模板元编程来获取类型信息，例使用模板元编程在编译期进行断言，如例如std::is_same::value==true static_assertstd::is_same::value,类型不匹配;容器的实现数据结构内存管理容器使用不同的数据结构来存储数据，例如数组、链表、树容器负责管理内存分配和释放迭代器的实现123指针索引迭代器适配器一些迭代器使用指针来访问容器中的元素一些迭代器使用索引来访问容器中的元素迭代器适配器可以用来修改迭代器的行为，例如•reverse_iterator•const_iterator算法的实现泛型1算法使用模板来实现，可以处理不同的数据类型迭代器2算法通过迭代器来访问容器中的元素函数对象3算法可以使用函数对象来指定具体的操作函数对象的实现仿函数函数适配器仿函数使用类来实现，重载operator函数适配器使用模板来实现，可以用来修改函数对象的类型或行为空间配置器的实现内存分配内存管理空间配置器使用标准库的malloc和free函数来分配和释放内存空间配置器负责管理内存块的分配和释放，以避免内存泄漏仿函数的实现概念仿函数是实现函数对象的一种方式，它允许使用类似函数调用的语法来调用对象实现仿函数通过重载operator运算符来实现，可以将对象视为函数进行调用应用仿函数在STL中广泛应用，例如•算法参数•容器排序•自定义操作适配器的实现概念实现适配器是一种设计模式，它允许适配器通过继承或组合来实现，将一个类的接口转换为另一个类将一个类的接口包装在另一个类的接口中应用适配器在STL中用来实现stack、queue和priority_queue等容器设计模式分析STL迭代器范式策略范式迭代器提供了一种通用的方式来策略模式允许将算法从容器中分访问容器中的元素，不依赖于容离，从而可以根据需要更改算法器的具体类型组合范式适配器范式组合模式允许将不同的组件组合适配器模式允许将一个类的接口在一起，以构建更复杂的组件转换为另一个类的接口迭代器范式一致性1所有容器都使用相同的迭代器接口，简化了算法的编写可扩展性2可以轻松地添加新的容器类型，而不会影响现有算法灵活性3可以使用不同的迭代器类型来访问同一个容器，例如const_iterator和reverse_iterator策略范式算法分离可扩展性将算法与容器分离，可以根据需要选择不同的算法可以轻松地添加新的算法，而不会影响容器组合范式复用性通过组合已有的组件，可以构建更复杂的组件，例如使用list和stack构建queue可扩展性可以轻松地添加新的组件，而不会影响其他组件适配器范式接口兼容性代码复用适配器可以将一个类的接口转换为另一个类的接口，从而使不适配器可以用来复用现有的代码，而无需修改代码本身同的类可以相互协作源码剖析STL12容器实现算法实现分析容器的数据结构、内存管理和迭分析算法的泛型实现、迭代器使用和代器实现函数对象应用34函数对象实现空间配置器实现分析函数对象的设计、实现和使用分析空间配置器的内存分配和管理策略性能分析时间复杂度1分析算法的时间复杂度，评估算法的效率空间复杂度2分析算法的空间复杂度，评估算法的内存占用性能测试3使用不同的测试用例来测试算法的性能，比较不同算法的效率编码规范一致性可读性遵循一致的编码风格，例如命名规范、代码格式编写易于阅读和理解的代码，使用清晰的注释和命名编程最佳实践选择合适的容器使用迭代器根据需要选择合适的容器，例如使用迭代器来访问容器中的元素，vector、list、set、map避免使用下标访问使用算法使用函数对象使用STL算法来进行常见的操使用函数对象来指定算法的操作，作，例如排序、查找、复制例如比较函数、谓词函数应用场景案例分享数据处理图形编程网络编程使用STL容器和算法来处理数据，例如数使用STL容器和算法来存储和操作图形数使用STL容器和算法来处理网络数据，例据排序、筛选、统计据，例如点、线、面如数据包解析、数据传输未来发展趋势并行算法STL将会增加更多并行算法，以充分利用多核处理器的优势范围编程STL将会引入范围编程，以提供更简洁、更安全的代码编写方式概念编程STL将会探索概念编程，以提供更高层次的抽象和代码可重用性课程总结STL基础知识泛型编程了解STL的基本概念、组件和设掌握泛型编程的概念和应用，理计原则解模板的使用STL应用实践能够使用STL容器、迭代器、算法和函数对象来解决实际问题QA。