Стандартна бібліотека C++

В мові програмування C++, Стандартна бібліотека C++ це набір класів і функцій, які написані на базовій мові і є частиною стандарту C++ ISO.[1] Стандартна бібліотека C++ реалізує набір базових контейнерів, функцій для використання і управління цими контейнерами, функціональних об'єктів, загальні строки та потоки (включаючи взаємодію і файловий ввід/вивід), підтримку деяких особливостей мови програмування, і звичайні функції для вирішення таких задач, як пошук квадратного кореня числа. Стандартна бібліотека C++ також містить 18 заголовкових файлів стандарту ISO C90 Стандартної бібліотеки C які мають розширення ".h", але їх використання не рекомендується, оскільки вони є застарілими.[2] Не існує інших заголовкових файлів із розширенням ".h". Всі функції і компоненти бібліотеки знаходяться в просторі імен std.

Стандартна бібліотека C++ ґрунтується на конвенціях, введених в Стандартній бібліотеці шаблонів (STL), яка виникла під впливом досліджень в галузі узагальненого програмування і розробників STL такими як Александр Степанов і Мен Лі.[3][4] Хоча Стандартна бібліотека C++ і STL мають багато спільного, жодна з них не є чіткою надбудовою над іншою.

Важливою особливістю стандартної бібліотеки C++ є те, що вона не тільки визначає синтаксис і семантику узагальнених алгоритмів, а й також має вимоги щодо їх продуктивності.[5] Ці вимоги продуктивності часто відповідають добре відомому алгоритму, що очікується буде використаний, але не є обов’язковим. В більшості випадків вимагається лінійний час O(n) або логарифмічний час O(n log n) зростання, але в деяких випадках вищі обмеження дозволяються, такі як квазілінійний час O(n log^2 n) для стабільного сортування (щоб реалізувати послідовного сортування злиттям). Попереднє сортування вимагало лише O(n log n) кроків в середньому, дозволяючи використовувати швидке сортування, яке є швидким на практиці, але має низьку ефективність у найгіршому випадку, але був запропонований алгоритм introsort, що забезпечило високу середню ефективність в найгіршому сценарії і високу швидкість, і як в стандарті C++11, сортування гарантовано повинно бути лінеаритмічне. В інших випадках вимоги залишаються вільнішими, наприклад для алгоритму відбору, який в середньому повинен були як мінімум лінійний (як при швидкому виборі),[6] не приділяючи уваги найгіршому випадку як в introselect.

Стандартні файли заголовків

В наступних файлах знаходяться декларації Стандартної бібліотеки C++.

Контейнери

<array>

Новий в стандарті C++11 і TR1. Реалізує шаблонний клас контейнер std::array, для масиву з фіксованим розміром.

<bitset>

Реалізує спеціалізований клас контейнеру std::bitset, що є бітовим масивом.

<deque>

Реалізує шаблонний клас контейнер std::deque, що є двобічною чергою.

<forward_list>

Новий в стандарті C++11 і TR1. Реалізує шаблонний клас контейнер std::forward_list, що є Однозв'язним списком.

<list>

Реалізує шаблонний клас контейнер std::list, що є двобічно зв'язним списком.

<map>:Забезпечує шаблони класу контейнера std::map і std::multimap, відсортований асоціативний масив і мультимап.

<queue>

Забезпечує клас адаптеру контейнера std::queue, що є однобічною чергою, і std::priority_queue, що є чергою з пріоритетом.

<set>

Забезпечує шаблони класу контейнера std::set і std::multiset, що реалізує відсортовані асоціативні контейнери або множини.

<stack>

Забезпечує клас адаптеру контейнера std::stack, що реалізує стекову структуру.

<unordered_map>

Новий в стандарті C++11 і TR1. Реалізує шаблонний клас контейнер std::unordered_map^[en] і std::unordered_multimap, хеш-таблиці.

<unordered_set>

Новий в стандарті C++11 і TR1. Реалізує шаблонний клас контейнер std::unordered_set^[en] і std::unordered_multiset.

<vector>

Шаблонний клас контейнер std::vector, що реалізує динамічний масив.

Основні

<algorithm>

Містить визначення багатьох алгоритмів для контейнерів.

<chrono>

Реалізує елементи для роботи з часом, такі як std::chrono::duration, std::chrono::time_point, і годинники.

<functional>

Забезпечує декілька об'єктів функторів, розроблених для використання із стандартними алгоритмами.

<iterator>

Забезпечує класи і шаблони для роботи з ітераторами.

<memory>

Забезпечує засоби для управління пам'яттю в C++, включаючи клас шаблону std::unique_ptr.

<stdexcept>

Містить стандартні класи для виключних ситуацій такі як std::logic_error і std::runtime_error, що обидва наслідуванні від std::exception.

<tuple>

Новий в стандарті C++11 і TR1. Забезпечує клас шаблону std::tuple, що реалізує кортеж.

<utility>

Забезпечує клас шаблону std::pair, для роботи з парами об'єктів (кортежі для двох класів), і простір імен std::rel_ops, для легшого перевантаження операторів.

Локалізація

<locale>

Визначає класи і оголошує функції, які зберігають і управляють інформацією, що властива локалі.

<codecvt>

Забезпечує код для перетворення даних у відповідності до різних кодувань.

Рядки

<string>

Пропонує стандартні C++ класи і шаблони для роботи зі рядками.

<regex>

Новий в стандарті C++11. Забезпечує утиліті для співставлення шаблонів строк з використанням регулярних виразів.

Потоки і Ввід/Вивід

<fstream>

Забезпечує засоби для файлового вводу виводу. Див. fstream.

<iomanip>

Забезпечує засоби для форматування виводу, такі як форматування цілих чисел з різними базисом і точністю числа з рухомою комою.

<ios>

Забезпечує набір базових типів і функцій для роботи iostreams.

<iosfwd>

Забезпечує [[Попереднє оголошення|попередні оголошення] декількох шаблонів класів, що мають справу з вводом/виводом.

<iostream>

Забезпечує основи введення в виводу в C++. Див. iostream.

<istream>

Забезпечує шаблонний клас std::istream і інші допоміжні класи для вводу.

<ostream>

Забезпечує шаблонний клас std::ostream і інші допоміжні класи для виводу.

<sstream>

Забезпечує шаблонний клас std::sstream і інші допоміжні класи для маніпуляцій зі строками.

<streambuf>

Забезпечує функціональність читання і запису із/в символьні послідовності конкретних типів, такі як зовнішні файли або рядки.

Підтримка конструкцій мови

<exception>

Містить набір типів і функцій пов'язаних з обробкою виняткових ситуацій, включаючи std::exception, базовий клас для всіх винятків (exceptions), які генеруються Стандартною бібліотекою.

<limits>

Забезпечує шаблонний клас std::numeric_limits, який використовується для описання властивостей фундаментальних числових типів.

<new>

Містить оператори new і delete і інші функції і типи, що являють собою фундаментальні засоби управління пам'яттю в C++.

<typeinfo>

Забезпечує засоби для роботи з інформацією про тип під час виконання C++.

Бібліотека підтримки потоків

<thread>

Новий в стандарті C++11. Містить клас і простір імен для роботи з потоками.

<mutex>

Новий в стандарті C++11. 30.4-1 Цей розділ містить механізми для роботи з взаємними блокуваннями: м'ютекси, блокування, і забезпечення виклику один раз.

<condition_variable>

Новий в стандарті C++11. 30.5-1 Умовні змінні забезпечують примітиви синхронізації, які використовують блокування потоку, доки інший потік повідомить про те, що програма досягла деякої умови або досягла деякого системного часу.

<future>

Новий в стандарті C++11. 30.6.1-1 Описує компоненти, які програма C++ може використовувати для отримання результату (значення або виключення) в одному конкретному потоці після виконання функції, яка запускається в тому ж потоці, або в іншому.

Числова бібліотека

Компоненти, які програма C++ може використовувати для виконання напівчислових операцій.

<complex>

Заголовок <complex> визначає шаблонний клас, і набір функцій для роботи з комплексними числами.

<random>

Можливість генерувати (псевдо-)випадкові числа

<valarray>

Визначає п'ять шаблонів класів (valarray, slice_array, gslice_array, mask_array, і indirect_array), два класи (slice і gslice), і множину пов'язаних з ними шаблонів функцій для представлення і маніпуляції над масивами значень.

<numeric>

Узагальнені числові операції.

Стандартна бібліотека C

Кожен заголовок із Стандартної бібліотеки C включено в Стандартну бібліотеку C++ під іншим ім'ям, за рахунок того, що було усунуте закінчення .h, і додано 'c' на початку; наприклад, 'time.h' перетворився на 'ctime'. Єдиною різницею між цими файлами заголовків і тими, що були в Стандартній бібліотеці C це те, що там де це було можливо функції мають знаходитись в просторі імен std::. В ISO C, функції в стандартній бібліотеці могли реалізовуватись за допомогою макросів, що не є дозволеним в ISO C++.

Див. також

• Apache C++ Standard Library
• Boost
• Бібліотека C POSIX
• Стандартна бібліотека C
• Стандартна бібліотека
• C++ Technical Report 1

Примітки

1. ISO/IEC 14882:2003(E) Programming Languages — C++ §17-27
2. ISO/IEC 14882:2003(E) Programming Languages — C++ §D.5
3. Bjarne Stroustrup (1994). The Design and Evolution of C++ §8.5. Addison Wesley. ISBN 0-201-54330-3.
4. Alexander Stepanov, Meng Lee (1 серпня 1994). The Standard Template Library. HP Labs. Архів оригіналу за 3 березня 2016. Процитовано 2 грудня 2011. [Архівовано 2016-03-03 у Wayback Machine.]
5. "Generic Algorithms", David Musser
6. nth_element