C++的标准库的内容在50个头文件中定义。其中最重要的一部分是有关容器类和泛型算法的——–即 STL(Standard Template Library)。

包括STL在内的C++头文件大致可以分为10类：

一、IO库

C++对输入输出的处理是通过一组定义在标准库中的类型来处理的。这些类型分别定义在三个头文件中：

• iostream 包括 istream ostream iostream
• fstream 包括 ifstream ofstream fstream
• sstream 包括 istringstream ostingstream stringstream 对 fstream 和 sstream 的处理和 iostream 基本是一致的。需要注意的是：IO对象是不能进行拷贝或者赋值的。

1.1条件状态

条件状态用来帮助我们访问和操纵流的状态：

1.2输出缓冲

每个输出流都管理一个缓冲区，用来保存程序读写的数据。导致缓冲刷新（即将数据真正的写入到设备文件）的原因有：

• 程序正常结束
• 缓冲区满
• 使用操纵符如 endl，来显示的刷新缓冲区
• 使用 unitbuf 设置流的内部状态，来清空缓冲区
• 当一个输出流关联到另外一个流时，当读写关联流时，相应的输出流的缓冲区被刷新

unitbuf使用后，所有的输出操作后都会立即刷新缓冲区，此时可以使用 nounitbuf 回到正常的缓冲方式。 使用 tie 方法可以关联两个流，使用无参版本的 tie 会返回当前流管理按的流指针，如果没有关联流则返回空指针。使用带参数的版本绑定相应的流到当前流。

1.3 文件输入输出

与标准输入输出流相比， fstream 新增了几个操作：

当构造一个fstream对象时，指定了文件，则 open() 方法自动被调用，而对象析构的时候， close() 方法自动被调用。

上面提到了 fstream 的文件模式：

需要注意的是：

1. 以 out 模式打开文件会丢弃已有数据
2. 每次调用 open 都会确定文件模式

1.3 string流

string流用于字符串的处理，通常可用于格式化输入输出。

二、容器

C++中的容器类包括”顺序存储结构”和”关联存储结构”，前者包括vector，list，deque等；后者包括set，map，multiset，multimap等。若需要存储的元素数在编译器间就可以确定，可以使用数组来存储，否则，就需要用到容器类了。 有一些操作是所有容器都可以使用的：

2.1 顺序容器

顺序容器提供了快速顺序访问元素的能力，但是对与增删操作和非顺序访问操作有所性能折中。标准库中的顺序容器有：

顺序容器共有的方法有:

• emplace(C++11 新增)， 插入一个对象
• insert, 插入一个拷贝
• resize(n), 重新设置大小
• assign，替换
• erase， 删除
• clear，清除所有元素
• front，返回第一个元素

vector, forward_list, list, deque 共有的方法有：

• back， 返回最后一个元素
• push_back， 插入到末尾
• pop_back， 删除最后一个元素
• emplace_back， 追加到末尾
• push_front，插入到队首
• pop_front，删除队首
• emplace_front，追加到队首
• at，返回相应的对象

vector 独有的操作有：

• capacity， 返回能够存储的总量
• reserver， 提醒至少需要存储相应个元素的空间

list 独有的操作有：

• splice， 移动指定的元素
• remove， 删除相应值的所有元素
• unique，删除连续的相同元素，仅保留一个
• merge，合并两个链表，并排序
• sort，排序
• reverse,反转

2.2 关联容器

关联容器和顺序容器不同，关联容器中的元素是按照元素关键字来保存和访问的。关联容器有两个主要类型： map 和 set。

• map 中的元素是一些关键字-值的对，关键字起到索引的作用，而值为对应索引的数据
• set 中的元素只包含一个关键字。

除了 map 和 set， 还有对应的 multimap和 multiset。此外， c++ 还定义了相应的无序集合 unordered _map等。

相应的关联容器的操作有

• key_comp, 返回比较对象
• value_comp，返回 value_comp 对象
• insert， 插入
• emplace， 插入对象
• erase， 擦除
• clear， 清空
• find， 寻找相应的键
• count， 返回相应键的数量
• lower_bound, 返回不小于指定键的元素迭代器
• upper_bound， 返回大于k的元素迭代器
• equal_range， 返回第一个成员为 a.lower_bound(k) 第二个成员为 a.upper_bound(k) 的值对
• operator， 返回一个指向yu指定的键关联的值的引用

无序容器的操作有

• hash_function 返回使用的哈希函数
• key_eq 返回创建时使用的键值相等谓词
• bucket_count， 返回桶数

三、泛型算法

对于算法，算法本身不执行容器的操作，它们只会运行在迭代器之上，执行迭代器的操作。所以：算法永远不会改变底层容器的大小。

3.1 算法分类

1. 查找对象的算法 相应的算法有 find， count， adjacent_find, search_n, search, find_first_of, find_end
2. 其它只读算法 for_each, mismatch, equal
3. 二分搜索算法 lower_bound， upper_bount， equal_range， binary_search
4. 写容器操作 fill， generate， copy， move， transform， replace_copy， merge， iter_swap， swap_ranges， replace， copy_backward， move_backward， inplace
5. 划分算法 is_partitionedis， partitioned_copy， partition_point， stable_partition， partition
6. 排序算法 sort, is_sorted, partial_sort, partial_sort_copy, nth_element
7. 通用重排算法 remove， unique， rotate， reverse， random_shuffle， shuffle
8. 排列算法 is_permutation, next_permutation, prev_permutation
9. 有序序列的集合算法 set_inion, set_intersection, set_symmetric_difference
10. 最小值和最大值 min， minmax， max，
11. 数值算法 accumulate， inner_product， partial_sum， adjacent_difference， itoa

3.2 lambda

一个lambda表示一个可调用的代码单元。他的形式如下： [capture list] (parameter list) -> return type {function body} capture list 是lambda所在的函数中定义的局部变量的列表 return type parameter list function body 表示相应的返回值，参数列表，函数体

lambda可以忽略参数列表和返回类型，但是必须包含捕获列表和函数体。

四、智能指针

通常我们使用 new 和 delete 来管理动态内存的。但是，这样的使用很容易出现问题：我们有可能会忘记释放内存造成内存泄漏；或者我们有可能使用了已释放的指针，导致非法访问。因为C++中定义了智能指针。 智能指针其实也是模版，C++中定义了三个相关的类：

• shared_ptr 允许多个指针指向同一个对象
• unique_ptr 仅允许一个指针指向对象
• weak_ptr 弱引用，指向 shared_ptr 所管理的对象

智能指针的相应操作有：

当智能指针创建之后，每对shared_ptr的拷贝和赋值，都会使 shared_ptr 的引用计数加一。 当一个shared_ptr被销毁时，shared_ptr 的引用计数会递减。 当动态内存的引用计数为0时， shared_ptr 的析构函数会自动销毁所管理的对象。 我们可能会在下面的三种情况下使用智能指针：

• 程序不知道自己需要使用多少对象
• 程序不知道所需对象的准确类型
• 程序需要在多个对象间共享数据