C++ STL 体系结构、编程方法及存在的问题

上传者：耿征
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上传时间：2015-05-04
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C++ STL 体系结构、编程方法及存在的问题

C++ STL 体系结构、编程方法及存在的问题
10448236 李健
一、STL 概述
1.1 C++标准库
高级程序设计语言希望尽可能减少程序员的重复工作，因此提供了各种抽象机制降低程
序复杂性。在程序设计实践中积累了许多经验和代码，充分利用这些经验和代码是降低程序
复杂性的有效途径。程序设计语言必须提供代码重用的机制。一般而言有源代码级别的重用
和二进制代码级别的重用两种机制，源代码级别的重用非常简单，只需要将源代码一起编译
即可。但是许多时候源代码丢失或者厂商不愿意公开源代码，只有二进制代码可用，此时程
序设计语言应该提供重用二进制代码的机制。许多程序设计语言提供了标准库和相应的库管
理机制，通过标准库用户可以使用常用的算法和数据结构，通过库管理机制用户可以使用第
三方的库，从而扩充标准库。
现代编程语言倾向于将程序设计语言理解为程序设计环境。除了核心的语言成分外，还
包括编程实践中经常用到的算法和数据结构，作为核心语言的支持。例如 Java 规范中就明
确提到语言提供的标准库http://wendang.chazidian.comng.*将自动加载，C 语言规范中对标准库也有相应的定义。
Pascal 因为没有定义标准库和提供库管理机制被许多C 程序员诟病。
C++在许多方面类似C，例如采用C 中的虚拟机观点，具有指针，类型结构的内存布局
于 C 相同，但是 C++在更多的方面与 C 不同。C++中引入了更高级的面向对象抽象机制，
提供了构造大型程序的名空间机制，具有比 C 复杂的类型机制，具有编译时模板机制，具
有更多的运行时机制。因此需要设计体现C++特色的标准库。
C++的特色在于提供灵活的机制，执行效率高。标准库作为语言的支持成分，需要大量
的重复使用，因此 C++标准库应该体现效率。这也是 C 标准库的特征之一。其次 C++提供
了高级抽象机制，因此标准库应该通用。通用意味着标准库对用户定义的类型有良好的支持。
C++中引入面向对象机制，强调信息封装，用户定义类型千变万化，因此标准库应当具有操
作任意类型的能力。同时对这些用户定义类型不能有任何假定，否则不方便用户使用标准库。
最后标准库的组织应该结构化，包含程序设计中最有用最核心的工具。
C++标准库有如下设计目标：结构化良好、完整全面、包含最有用的程序组件；程序组
件在理论上尽可能抽象，但是执行效率尽可能接近手工编写的C 代码。
1.2 标准模板库STL
STL 是Standard Template Library 的简称。STL 不仅是可重用的组件库，而且是一个包
括算法与数据结构的软件体系结构。STL 整体设计庞大、稳定、完整且可扩展、注重效率，
体现了泛型编程的精髓。STL 中广泛使用模板技术获取通用性，模板技术的本质是参数化的
类型声明和使用。C++提供的模板机制体现了C++的许多考虑：注重效率，记法简洁。

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