C++ 标准模板库（Standard Template Library, STL）是 C++ 标准库的核心组成部分，提供了一系列通用、高效的模板化数据结构和算法。它的设计基于泛型编程思想，通过高度解耦的组件实现了代码复用和灵活性。以下是 STL 的核心组成部分和特性概述：
目录
1. 核心组件
(1) 容器（Containers）
作用：存储和管理数据的对象。
分类：
顺序容器：线性排列元素（如
vector,list,deque,array,forward_list）。关联容器：基于键（Key）有序存储（如
set,map,multiset,multimap）。无序关联容器：基于哈希表的无序存储（如
unordered_set,unordered_map）。容器适配器：对底层容器的封装（如
stack,queue,priority_queue）。
(2) 迭代器（Iterators）
作用：提供对容器元素的统一访问接口，充当容器与算法之间的桥梁。
类型：
输入迭代器（只读）、输出迭代器（只写）
前向迭代器（单向遍历）、双向迭代器（支持反向）、随机访问迭代器（支持跳跃访问）。
示例：
vector<int> vec = {1, 2, 3}; for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) { cout << *it << " "; // 输出: 1 2 3 }
(3) 算法（Algorithms）
作用：操作容器中的元素，如排序、查找、遍历等。
特点：通过迭代器与容器解耦，不依赖具体容器类型。
常见算法：
sort(),find(),reverse(),copy(),transform(),accumulate()。
(4) 函数对象（Functors）与 Lambda
函数对象：重载了
operator()的类，可像函数一样调用（如greater<int>用于降序排序）。Lambda 表达式（C++11）：匿名函数，简化算法的定制操作。
vector<int> nums = {3, 1, 4}; sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a > b; }); // 降序排序
(5) 适配器（Adapters）
作用：修改组件接口（如
stack基于deque实现，但限制为后进先出操作）。
2. 关键特性
(1) 泛型编程
通过模板（Templates）实现类型无关的代码，例如
vector<int>和vector<string>使用同一套实现逻辑。
(2) 高性能
容器和算法经过高度优化（如
vector的连续内存访问、unordered_map的哈希表平均 O(1) 查找）。
(3) 可扩展性
允许用户自定义容器、迭代器或函数对象，并与 STL 协同工作。
3. 常用容器性能对比
| 容器 | 插入/删除时间复杂度 | 随机访问 | 底层结构 |
|---|---|---|---|
vector |
尾部 O(1)，其他 O(n) | O(1) | 动态数组 |
list |
O(1) | 不支持 | 双向链表 |
deque |
头尾 O(1) | O(1) | 分块数组 |
map/set |
O(log n) | 不支持 | 红黑树 |
unordered_map |
平均 O(1) | 不支持 | 哈希表 |
4. 典型代码示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
// 容器与算法结合
vector<int> vec = {5, 2, 8, 1, 9};
sort(vec.begin(), vec.end()); // 升序排序
// 使用 Lambda 表达式过滤偶数
auto it = remove_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 != 0; });
vec.erase(it, vec.end());
// 输出结果：2 8
for (auto num : vec) {
cout << num << " ";
}
return 0;
}5. 注意事项
迭代器失效：在修改容器（如
vector扩容）时，原有迭代器可能失效。容器选择：根据场景选择合适容器（如频繁插入删除用
list，快速查找用unordered_map）。范围操作：算法通常作用于迭代器范围（
[begin, end)）。C++11 增强：如
emplace系列函数减少拷贝开销，右值引用优化资源管理。