c++標準庫

C++強大的功能來源於其豐富的類庫及庫函式資源。 C++標準庫(C++ Standard Library, 亦可稱作,C++標準程式庫)的內容總共在50個標準頭檔案中定義。 在C++開發中,要儘可能地利用標準庫完成。

基本介紹

C++標準庫,C++ Standard Library,是類庫和函式的集合,其使用核心語言寫成,由c++標準委員會制定,並不斷維護更新。

這樣做的直接好處包括:

(1)成本:

已經作為標準提供,不必再花費時間、人力重新開發。

(2)質量:

標準庫的都是經過嚴格測試的,正確性有保證。

(3)效率:

關於人的效率已經體現在成本中了,關於代碼的執行效率要相信實現標準庫的前輩的水平。

(4)良好的編程風格:

採用行業中普遍的做法進行開發。

更新

c++標準庫的標準化始於1989年,由國際標準化組織(the International Organization for Standardization,ISO)推動。至今完成了四個標準,那就是各種C++ standard:

c++98

1998年批准,是第一份C++標準。文檔編號ISO/IEC 14882:1998。

c++03

是一份“技術勘誤”,修復了幾個小bug,文檔編號ISO/IEC 14882:2003。

TR1

內含大尺度的標準庫擴充,文檔編號ISO/IEC TR 19768:2007。

c++11

對c++內含語言或/和標準庫兩方面皆十分重大的改善和強化。文檔編號ISO/IEC 14882:2011。

內容分類

C++標準庫的內容基本可以分以下為10類

(未註明為c++98 03的標準庫)。

C1. 標準庫中與語言支持功能相關的頭檔案

頭檔案 描 述
<cstddef> 定義宏NULL和offsetof,以及其他標準類型size_t和ptrdiff_t。與對應的標準C頭檔案的區別是,NULL是C++空指針常量的補充定義(c++11中已有關鍵字nullptr),宏offsetof接受結構或者聯合類型參數,只要他們沒有成員指針類型的非靜態成員即可。(c++11:)nullptr_t是nullptr的類型。
<limits> 提供與基本數據類型相關的定義。例如,對於每個數值數據類型,它定義了可以表示出來的最大值和最小值以及二進制數字的位數。
<climits> 提供與基本整數數據類型相關的C樣式定義。這些信息的C++樣式定義在<limits>中
<cfloat> 提供與基本浮點型數據類型相關的C樣式定義。這些信息的C++樣式定義在<limits>中
<cstdlib> 提供支持程式啟動和終止的宏和函式。這個頭檔案還聲明了許多其他雜項函式,例如搜尋和排序函式,從字元串轉換為數值等函式。它與對應的標準C頭檔案stdlib.h不同,定義了abort(void)。abort()函式還有額外的功能,它不為靜態或自動對象調用析構函式,也不調用傳給atexit()函式的函式。它還定義了exit()函式的額外功能,可以釋放靜態對象,以註冊的逆序調用用atexit()註冊的函式。清除並關閉所有打開的C流,把控制權返回給主機環境。
<new> 支持動態記憶體分配
<typeinfo> 支持變數在運行期間的類型標識
<exception> 支持異常處理,這是處理程式中可能發生的錯誤的一種方式
<cstdarg> 支持接受數量可變的參數的函式。即在調用函式時,可以給函式傳送數量不等的數據項。它定義了宏va_arg、va_end、va_start以及va_list類型
<csetjmp> 為C樣式的非本地跳躍提供函式。這些函式在C++中不常用
<csignal> 為中斷處理提供C樣式支持

C2. 支持流輸入/輸出的頭檔案

頭檔案 描 述
<iostream> 支持標準流cin、cout、cerr和clog的輸入和輸出,它還支持多位元組字元標準流wcin、wcout、wcerr和wclog。
<iomanip> 提供操縱程式,允許改變流的狀態,從而改變輸出的格式。
<ios> 定義iostream的基類
<istream> 為管理輸出流快取區的輸入定義模板類
<ostream> 為管理輸出流快取區的輸出定義模板類
<sstream> 支持字元串的流輸入輸出
<fstream> 支持檔案的流輸入輸出
<iosfwd> 為輸入輸出對象提供向前的聲明
<streambuf> 支持流輸入和輸出的快取
<cstdio> 為標準流提供C樣式的輸入和輸出
<cwchar> 支持多位元組字元的C樣式輸入輸出

C3. 與診斷功能相關的頭檔案

頭檔案 描 述
<stdexcept> 定義標準異常。異常是處理錯誤的方式
<cassert> 定義斷言宏,用於檢查運行期間的情形
<cerrno> 支持C樣式的錯誤信息

C4. 定義工具函式的頭檔案

頭檔案 描 述
<utility> 定義重載的關係運算符,簡化關係運算符的寫入,它還定義了pair類型,該類型是一種模板類型,可以存儲一對值。這些功能在庫的其他地方使用
<functional> 定義了許多函式對象類型和支持函式對象的功能,函式對象是支持operator()()函式調用運算符的任意對象
<memory> 給容器、管理記憶體的函式和auto_ptr模板類定義標準記憶體分配器 (c++11中增加shared_ptr與unique_ptr,分別支持共享與獨享的動態記憶體分配)
<ctime> 支持系統時鐘函式

C5. 支持字元串處理的頭檔案

頭檔案 描 述
<string> 為字元串類型提供支持和定義,包括單位元組字元串(由char組成)的string和多位元組字元串(由wchar_t組成)
<cctype> 單位元組字元類別
<cwctype> 多位元組字元類別
<cstring> 為處理非空位元組序列和記憶體塊提供函式。這不同於對應的標準C庫頭檔案,幾個C樣式字元串的一般C庫函式被返回值為const和非const的函式對替代了
<cwchar> 為處理、執行I/O和轉換多位元組字元序列提供函式,這不同於對應的標準C庫頭檔案,幾個多位元組C樣式字元串操作的一般C庫函式被返回值為const和非const的函式對替代了。
<cstdlib> 為把單位元組字元串轉換為數值、在多位元組字元和多位元組字元串之間轉換提供函式

C6. 定義容器類的模板的頭檔案

頭檔案 描 述
<vector> 定義vector序列模板,這是一個大小可以重新設定的數組類型,比普通數組更安全、更靈活
<list> 定義list序列模板,這是一個序列的鍊表,常常在任意位置插入和刪除元素
<deque> 定義deque序列模板,支持在開始和結尾的高效插入和刪除操作
<queue> 為佇列(先進先出)數據結構定義序列適配器queue和priority_queue
<stack> 為堆疊(後進先出)數據結構定義序列適配器stack
<map> map是一個關聯容器類型,允許根據鍵值是唯一的,且按照升序存儲。multimap類似於map,但鍵不是唯一的。
<set> set是一個關聯容器類型,用於以升序方式存儲唯一值。multiset類似於set,但是值不必是唯一的。
<bitset> 為固定長度的位序列定義bitset模板,它可以看作固定長度的緊湊型bool數組
<array>(TR1)固定大小數組,支持複製
<forward_list>(c++11)單向列表,支持快速隨機訪問
<unordered_set>(TR1)無序容器set,其元素隨機存放。multiset類似於set,但是值不必是唯一的。
<unordered_map>(TR1)無序容器map,其鍵值隨機存放。multimap類似於map,但鍵不是唯一的。

C7. 支持疊代器的頭檔案

頭檔案 描 述
<iterator> 給疊代器提供定義和支持

C8. 有關算法的頭檔案

頭檔案 描 述
<algorithm> 提供一組基於算法的函式,包括置換、排序、合併和搜尋
<cstdlib> 聲明C標準庫函式bsearch()和qsort(),進行搜尋和排序
<ciso646> 允許在代碼中使用and代替&&

C9. 有關數值操作的頭檔案

頭檔案 描 述
<complex> 支持複雜數值的定義和操作
<valarray> 支持數值矢量的操作
<numeric> 在數值序列上定義一組一般數學操作,例如accumulate和inner_product
<cmath> 這是C數學庫,其中還附加了重載函式,以支持C++約定
<cstdlib> 提供的函式可以提取整數的絕對值,對整數進行取餘數操作

C10. 有關本地化的頭檔案

頭檔案 描 述
<locale> 提供的本地化包括字元類別、排序序列以及貨幣和日期表示。
<clocale> 對本地化提供C樣式支持

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