1 STL基本概念（参考晨光《C++ STL轻松导学》）
STL（Standard Template Library），即标准模板库，是一个具有工业强度的，高效的C++程序库。它被容纳于C++标准程序库（C++ Standard Library）中，是ANSI/ISO C++标准中最新的也是极具革命性的一部分。该库包含了诸多在计算机科学领域里所常用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性。这种现象有些类似于Microsoft Visual C++中的MFC（Microsoft Foundation Class Library），或者是Borland C++ Builder中的VCL(Visual Component Library)。
从逻辑层次来看，在STL中体现了泛型化程序设计的思想（generic programming），引入了诸多新的概念，比如像需求（requirements），概念（concept），模型（model），容器（container），算法（algorithmn），迭代子（iterator）等。与OOP（object-oriented programming）中的多态（polymorphism）一样，泛型也是一种软件的复用技术。
从实现层次看，整个STL是以一种类型参数化（type parameterized）的方式实现的，这种方式基于一个在早先C++标准中没有出现的语言特性--模板（template）。如果查阅任何一个版本的STL源代码，你就会发现，模板作为构成整个STL的基石是一件千真万确的事情。除此之外，还有许多C++的新特性为STL的实现提供了方便。
2 STL和C++
没有C++语言就没有STL，这么说毫不为过。一般而言，STL作为一个泛型化的数据结构和算法库，并不牵涉具体语言（当然，在C++里，它被称为STL）。也就是说，如果条件允许，用其他语言也可以实现之。这里所说的条件，主要是指类似于"模板"这样的语法机制。但是，为什么最终还是C++幸运的承担了这个历史性任务呢？原因不仅在于前述那个条件，还在于C++在某些方面所表现出来的优越特性，比如：高效而灵活的指针。但是如果把C++作为一种OOP（Object-Oriented Programming，面向对象程序设计）语言来看待的话（事实上我们一般都是这么认为的，不是吗？），其功能强大的继承机制却没有给STL的实现帮上多大的忙。在STL的源代码里，并没有太多太复杂的继承关系。继承的思想，甚而面向对象的思想，还不足以实现类似STL这样的泛型库。C++只有在引入了"模板"之后，才直接导致了STL的诞生。这也正是为什么，用其他比C++更纯的面向对象语言无法实现泛型思想的一个重要原因。当然，事情总是在变化之中，像Java在这方面，就是一个很好的例子，jdk1.4中已经加入了泛型的特性。
此外，STL对于C++的发展，尤其是模板机制，也起到了促进作用。比如：模板函数的偏特化（template function partial specialization），它被用于在特定应用场合，为一般模板函数提供一系列特殊化版本。这一特性是继STL被ANSI/ISO C++标准委员会通过之后，在Bjarne和Stepanov共同商讨之下并由Bjarne向委员会提出建议的，最终该项建议被通过。这使得STL中的一些算法在处理特殊情形时可以选择非一般化的方式，从而保证了执行的效率。
3 STL和C++标准函数库
STL是最新的C++标准函数库中的一个子集，占据了整个库的大约80%的分量。而作为在实现STL过程中扮演关键角色的模板则充斥了几乎整个C++标准函数库。在这里，我们有必要看一看C++标准函数库里包含了哪些内容，其中又有哪些是属于标准模板库（即STL）的。
C++标准函数库为C++程序员们提供了一个可扩展的基础性框架。我们从中可以获得极大的便利，同时也可以通过继承现有类，自己编制符合接口规范的容器、算法、迭代子等方式对之进行扩展。它大致包含了如下几个组件：
C标准函数库，基本保持了与原有C语言程序库的良好兼容，尽管有些微变化。人们总会忍不住留恋过去的美好岁月，如果你曾经是一个C程序员，对这一点一定体会颇深。或许有一点会让你觉得奇怪，那就是在C++标准库中存在两套C的函数库，一套是带有.h扩展名的（比如<stdio.h>），而另一套则没有（比如<cstdio>）。它们确实没有太大的不同。
语言支持（language support）部分，包含了一些标准类型的定义以及其他特性的定义，这些内容，被用于标准库的其他地方或是具体的应用程序中。
诊断（diagnostics）部分，提供了用于程序诊断和报错的功能，包含了异常处理（exception handling），断言（assertions），错误代码（error number codes）三种方式。
通用工具（general utilities）部分，这部分内容为C++标准库的其他部分提供支持，当然你也可以在自己的程序中调用相应功能。比如：动态内存管理工具，日期/时间处理工具。记住，这里的内容也已经被泛化了（即采用了模板机制）。
字符串（string）部分，用来代表和处理文本。它提供了足够丰富的功能。事实上，文本是一个string对象，它可以被看作是一个字符序列，字符类型可能是char，或者wchar_t等等。string可以被转换成char*类型，这样便可以和以前所写的C/C++代码和平共处了。因为那时侯除了char*，没有别的。
国际化（internationalization）部分，作为OOP特性之一的封装机制在这里扮演着消除文化和地域差异的角色，采用locale和facet可以为程序提供众多国际化支持，包括对各种字符集的支持，日期和时间的表示，数值和货币的处理等等。毕竟，在中国和在美国，人们表示日期的习惯是不同的。
容器（containers）部分，STL的一个重要组成部分，涵盖了许多数据结构，比如前面曾经提到的链表，还有：vector（类似于大小可动态增加的数组）、queue（队列）、stack（堆栈）……。string也可以看作是一个容器，适用于容器的方法同样也适用于string。现在你可以轻松的完成数据结构课程的家庭作业了。
算法（algorithms）部分，STL的一个重要组成部分，包含了大约70个通用算法，用于操控各种容器，同时也可以操控内建数组。比如：find用于在容器中查找等于某个特定值的元素，for_each用于将某个函数应用到容器中的各个元素上，sort用于对容器中的元素排序。所有这些操作都是在保证执行效率的前提下进行的，所以，如果在你使用了这些算法之后程序变得效率底下，首先一定不要怀疑这些算法本身，仔细检查一下程序的其他地方。
迭代器（iterators）部分，STL的一个重要组成部分，如果没有迭代器的撮合，容器和算法便无法结合的如此完美。事实上，每个容器都有自己的迭代器，只有容器自己才知道如何访问自己的元素。它有点像指针，算法通过迭代器来定位和操控容器中的元素。
数值（numerics）部分，包含了一些数学运算功能，提供了复数运算的支持。
输入/输出（input/output）部分，就是经过模板化了的原有标准库中的iostream部分，它提供了对C++程序输入输出的基本支持。在功能上保持了与原有iostream的兼容，并且增加了异常处理的机制，并支持国际化（internationalization）。
总体上，在C++标准函数库中，STL主要包含了容器、算法、迭代器。string也可以算做是STL的一部分。
4 STL与GP，GP与OOP
正如前面所提到的，在STL的背后蕴含着泛型化程序设计（GP）的思想，在这种思想里，大部分基本算法被抽象，被泛化，独立于与之对应的数据结构，用于以相同或相近的方式处理各种不同情形。这一思想和面向对象的程序设计思想（OOP）不尽相同，因为，在OOP中更注重的是对数据的抽象，即所谓抽象数据类型（Abstract Data Type），而算法则通常被附属于数据类型之中。几乎所有的事情都可以被看作类或者对象（即类的实例），通常，我们所看到的算法被作为成员函数（member function）包含在类（class）中，类与类之间则构成了错综复杂的继承体系。
尽管在象C++这样的程序设计语言中，你还可以用全局函数来表示算法，但是在类似于Java这样的纯面向对象的语言中，全局函数已经被"勒令禁止"了。因此，用Java来模拟GP思想是颇为困难的。Alexander Stepanove也曾用基于OOP的语言尝试过实现GP思想，但是效果并不好，包括没有引入模板之前的C++语言。站在巨人的肩膀上，我们可以得出这样的结论，在OOP中所体现的思想与GP的思想确实是相异的。C++并不是一种纯面向对象的程序设计语言，它的绝妙之处，就在于既满足了OOP，又成全了GP。对于后者，模板立下了汗马功劳。另外，需要指出的是，尽管GP和OOP有诸多不同，但这种不同还不至于到"水火不容"的地步。并且，在实际运用的时候，两者的结合使用往往可以使问题的解决更为有效。作为GP思想实例的STL本身便是一个很好的范例，如果没有继承，不知道STL会是什么样子，似乎没有人做过这样的试验。
5 例程（分别用传统C++，STL风格的C++实现）
（1）传统C++实现
// name:example2_1.cpp
// alias:Rubish
#include <stdlib.h>
#include <iostream.h>
int compare(const void *arg1, const void *arg2);
void main(void)
{
const int max_size = 10; // 数组允许元素的最大个数
int num[max_size]; // 整型数组
// 从标准输入设备读入整数，同时累计输入个数，
// 直到输入的是非整型数据为止
int n;
for (n = 0; cin >> num[n]; n ++);
// C标准库中的快速排序（quick-sort）函数
qsort(num, n, sizeof(int), compare);
// 将排序结果输出到标准输出设备
for (int i = 0; i < n; i ++)
cout << num[i] << "/n";
}
// 比较两个数的大小，
// 如果*(int *)arg1比*(int *)arg2小，则返回-1
// 如果*(int *)arg1比*(int *)arg2大，则返回1
// 如果*(int *)arg1等于*(int *)arg2，则返回0
int compare(const void *arg1, const void *arg2)
{
return (*(int *)arg1 < *(int *)arg2) ? -1 :
(*(int *)arg1 > *(int *)arg2) ? 1 : 0;
}
这是一个和STL没有丝毫关系的传统风格的C++程序。因为程序的注释已经很详尽了，所以不需要再做更多的解释。总的说来，这个程序看起来并不十分复杂（本来就没有太多功能）。只是，那个compare函数，看起来有点费劲。指向它的函数指针被作为最后一个实参传入qsort函数，qsort是C程序库stdlib.h中的一个函数。以下是qsort的函数原型：
void qsort(void *base, size_t num, size_t width,
int (__cdecl *compare )(const void *elem1, const void *elem2 ) );
看起来有点令人作呕，尤其是最后一个参数。大概的意思是，第一个参数指明了要排序的数组（比如：程序中的num），第二个参数给出了数组的大小（qsort没有足够的智力预知你传给它的数组的实际大小），第三个参数给出了数组中每个元素以字节为单位的大小。最后那个长长的家伙，给出了排序时比较元素的方式（还是因为qsort的智商问题）。
（2）STL风格的C++实现
// name:example2_2.cpp
// alias:The first STL program
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
void main(void)
{
vector<int> num; // STL中的vector容器
int element;
// 从标准输入设备读入整数，
// 直到输入的是非整型数据为止
while (cin >> element)
num.push_back(element);
// STL中的排序算法
sort(num.begin(), num.end());
// 将排序结果输出到标准输出设备
for (int i = 0; i < num.size(); i ++)
cout << num[i] << "/n";
}
sort是STL中的标准算法，用来对容器中的元素进行排序。它需要两个参数用来决定容器中哪个范围内的元素可以用来排序。这里用到了vector的另两个类属成员函数。begin()用以指向vector的首端，而end()则指向vector的末端。这里有两个问题，begin()和end()的返回值是什么？这涉及到STL的另一个重要部件--迭代器（Iterator），不过这里并不需要对它做详细了解。你只需要把它当作是一个指针就可以了，一个指向整型数据的指针。相应的sort函数声明也可以看作是void sort(int* first, int* last)，尽管这实际上很不精确。另一个问题是和end()函数有关，尽管前面说它的返回值指向vector的末端，但这种说法不能算正确。事实上，它的返回值所指向的是vector中最末端元素的后面一个位置，即所谓pass-the-end value。这听起来有点费解，不过不必在意，这里只是稍带一提。总的来说，sort函数所做的事情是对那个准整型数组中的元素进行排序，一如第一个程序中的那个qsort，不过比起qsort来，sort似乎要简单了许多。
这个程序的主要部分改用了STL的部件，看起来要比第一个程序简洁一点，你已经找不到那个讨厌的compare函数了。程序的运行结果和前面和前面的大致差不多，并且这个程序是足够健壮的。
（3）唯美主义的STL风格实现（对（2）的改进）
// name:example2_3.cpp
// alias:aesthetic version
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>
using namespace std;
void main(void)
{
typedef vector<int> int_vector;
typedef istream_iterator<int> istream_itr;
typedef ostream_iterator<int> ostream_itr;
typedef back_insert_iterator< int_vector > back_ins_itr;
// STL中的vector容器
int_vector num;
// 从标准输入设备读入整数，
// 直到输入的是非整型数据为止
copy(istream_itr(cin), istream_itr(), back_ins_itr(num));
// STL中的排序算法
sort(num.begin(), num.end());
// 将排序结果输出到标准输出设备
copy(num.begin(), num.end(), ostream_itr(cout, "/n"));
}
在这个程序里几乎每行代码都是和STL有关的（除了main和那对花括号，当然还有注释），并且它包含了STL中几乎所有的各大部件（容器container，迭代器iterator, 算法algorithm, 适配器adaptor），唯一的遗憾是少了函数对象（functor）的身影。
