基本介紹
- 中文名：標準模板庫
- 外文名：Standard Template Library
- 解釋：開發的一系列軟體的統稱
- 單位：惠普實驗室
- 縮寫：STL
簡介,歷史,內容,疊代器,算法,函式對象,適配器,與C++標準程式庫的差異,
簡介
在C++標準中，STL被組織為下面的13個頭檔案：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。
歷史
雖然David R. Musser於1971年開始即在計算機幾何領域發展並倡導某些泛型程式設計觀念，但早期並沒有任何程式語言支持泛型程式設計。第一個支持泛型概念的語言是Ada。Alex和Musser曾於1987開發出一套相關的Ada library.
標準模板庫設計人Stepanov早期從事教育工作，1970年代研究泛型程式設計，那時他與其同事一起在GE公司開發出一個新的程式語言——Tecton。
1983年，Stepanov先生轉至Polytechnic大學教書，繼續研究泛型程式設計，同時寫了許多Scheme的程式，套用在graph與network的算法上，1985年又轉至GE公司專門教授高階程式設計，並將graph與network的Scheme程式，改用Ada寫，用了Ada以後，他發現到一個動態（dynamically）類型的程式（如Scheme）與強制（strongly）類型的程式（如Ada）有多么的不同。
在動態類型的程式中，所有類型都可以自由的轉換成別的類型，而強制類型的程式卻不能。但是，強制類型在出錯時較容易發現程式錯誤。
1988年Stepanov先生轉至HP公司運行開發泛型程式庫的工作。此時，他已經認識C語言中指針(pointer)的威力，他表示一個程式設計師只要有些許硬體知識，就很容易接受C語言中指針的觀念，同時也了解到C語言的所有數據結構均可以指針間接表示，這點是C與Ada、Scheme的最大不同。
Stepanov並認為，雖然C++中的繼承功能可以表示泛型設計，但終究有個限制。雖然可以在基礎類型（superclass）定義算法和接口，但不可能要求所有對象皆是繼承這些，而且龐大的繼承體系將減低虛擬（virtual）函式的運行效率，這便違反的前面所說的“效率”原則。
到了C++模板觀念，Stepanov參加了許多有關的研討會，與C++之父Bjarne討論模板的設計細節。如，Stepanov認為C++的函式模板（function template）應該像Ada一樣，在聲明其函式原型後，應該顯式的聲明一個函式模板之實例（instance）；Bjarne則不然，他認為可以通過C++的重載（overloading）功能來表達。
Stepanov想像中的函式模板：
in *.hpp template<class T> T square(T x) { return x*x; } in *.cpp double square(double); cout << square(3.3); int square(int); cout << square(3);Bjarne認為的函式模板：
in *.hpp template<class T> T square(T x) { return x*x; } in *.cpp cout << square(3.3); cout << square(3);幾經爭辯，Stepanov發現Bjarne是對的（引用侯俊傑《標準模板庫講座·第三章》）。事後Stepanov回想起來非常同意Bjarne的作法。
template 引數推導機制（arguments deduction ，在標準模板庫中占非常重要的角色。Alexander Stepanov（標準模板庫創造者）在與Dr. Dobb's Journal進行的訪談中說道‘1992 我重回generic-library的開發工作。這時候C++有了template
“我發現Bjarne完成了一個非常美妙的設計。之前我在Bell Lab曾參與數次template的相關設計討論，並且非常粗暴地要求Bjarne應該將C++ template設計得儘可能像Ada generics那樣。我想由於我的爭辯是如此地粗暴，他決定反對。我了解到在C++中除了擁有template classes之外還擁有template functions的重要性。然而我認為template function應該像Ada generics一樣，也就是說它們應該是顯式實例，Bjarne沒有聽進我的話，他設計了一個template function機制，其中的template是以一個重載化機制 （overloading mechanism來進行隱式實例這項特殊的技術對我的工作具有關鍵性的影響，因為我發現它使我得以完成Ada不可能完成的許多動作。我非常高興Bjarne當初沒有聽我的意見。’（DDJ 1995 年三月號）”
事實上，C++的模板，本身即是一套複雜的宏語言（macro language），宏語言最大的特色為：所有工作在編譯時期就已完成。顯式的聲明函式模板之實例，與直接通過C++的重載功能隱式聲明，結果一樣，並無很大區別，只是前者加重程式設計師的負擔，使得程式變得累贅。
1992年Meng Lee加入Alex的項目，成為另一位主要貢獻者。
1992年，HP泛型程式庫項目結束，小組解散，只剩下Stepanov先生與Meng Lee小姐（她是東方人，標準模板庫的英文名稱其實是取STepanov與Lee而來），Lee先前研究的是編譯器的製作，對C++的模板很熟，第一版的標準模板庫中許多程式都是Lee的傑作。
1993年，Andy Koenig到史丹佛演講，Stepanov便向他介紹標準模板庫，Koenig聽後，隨即邀請Stepanov參加1993年11月的ANSI/ISO C++標準化會議，並發表演講。
Bell實驗室的Andrew Koenig於1993年知道標準模板庫研究計畫後，邀請Alex於是年11月的ANSI/ISO C++標準委員會會議上展示其觀念。並獲得與會者熱烈的回應。
1994年1月6日，Koenig寄封電子郵件給Stepanov，表示如果Stepanov願意將標準模板庫的幫助文檔撰寫齊全，在1月25日前提出，便可能成為標準C++的一部分。Stepanov回信道："Andy, are you crazy?" 。 Koenig便說："Well, yes I am crazy,but why not try it?"。
Alex於是在次年夏天在Waterloo舉行的會議前完成其正式的提案，並以百分之八十壓倒性多數，一舉讓這個巨大的計畫成為C++ Standard的一部分。
標準模板庫於1994年2月年正式成為ANSI/ISO C++的一部分，它的出現，促使C++程式設計師的思維方式更朝向泛型編程（generic program）發展。
內容
STL 將“在數據上執行的操作”與“要執行操作的數據分開”，分別以如下概念指代：
- 容器：包含、放置數據的地方。
- 疊代器：在容器中指出一個位置、或成對使用以劃定一個區域，用來限定操作所涉及到的數據範圍。
- 算法：要執行的操作。
標準模板庫包含了序列容器（sequence containers）與關係容器（associative containers）。
序列容器包括vector,list,forward_list,deque和array等。
關聯容器包括set,multiset,map,multimap,unordered_set,bitset和valarray等。
疊代器
疊代器是泛化的指針，通過使用疊代器，開發者可以運算元據結構而無需關心其內部實現。根據疊代器的操作方式的不同，疊代器分為五種：
- 輸入疊代器
- 輸出疊代器
- 前向疊代器
- 雙向疊代器
- 隨機訪問疊代器
算法
STL提供了一些常見 的算法，如排序和搜尋等。這些算法與數據結構的實現進行了分離。因此，用於也可對自定義的數據結構使用這些算法，只需讓這些自定義的數據結構擁有算法所預期的疊代器。
函式對象
狹義的函式對象即重載了操作符()的類的實例，而廣義來講所有可用 x(...) 形式調用的 x 都可稱為函式對象、或曰可調用對象。
適配器
適配器（Adaptor）為一個模板類，用於提供接口映射。
