C++教学——标准库

C++强大的功能来源于其丰富的类库及库函数资源。 C++标准库(C++ Standard Library, 亦可称作,C++标准程序库)的内容总共在50个标准头文件中定义。在C++开发中,要尽可能地利用标准库完成。

C++标准库,C++ Standard Library,是类库和函数的集合,其使用核心语言写成,由c++标准委员会制定,并不断维护更新。这样做的直接好处包括:

(1)成本:已经作为标准提供,不必再花费时间、人力重新开发。

(2)质量:标准库的都是经过严格测试的,正确性有保证。

(3)效率:关于人的效率已经体现在成本中了,关于代码的执行效率要相信实现标准库的前辈的水平。

(4)良好的编程风格:采用行业中普遍的做法进行开发。

C++常用标准库:

头文件 描 述
<iostream> 支持标准流cin、cout、cerr和clog的输入和输出,它还支持多字节字符标准流wcin、wcout、wcerr和wclog。
<ctime> 支持系统时钟函数
<string> 为字符串类型提供支持和定义,包括单字节字符串(由char组成)的string和多字节字符串(由wchar_t组成)
<cmath> 各种数学运算函数(如开方运算函数sqrt)

标准库声明方法:

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <name>

注意:#include <name> 与 #include "name" 不同,<name> 为自带库(即标准库),"name" 为自己编写的函数(main.cpp所在目录下的头文件等),因为对于两种写法编译器所进行搜寻的目录不同,所以要注意不要弄混,否则可能会出现报错找不到头文件XXX的情况

其他标准库:

C++标准库的内容基本可以分以下为10类(未注明为c++98 03的标准库)。C1. 标准库中与语言支持功能相关的头文件

头文件 描 述
<cstddef> 定义宏NULL和offsetof,以及其他标准类型size_t和ptrdiff_t。与对应的标准C头文件的区别是,NULL是C++空指针常量的补充定义(c++11中已有关键字nullptr),offsetof接受结构或者联合类型参数,只要他们没有成员指针类型的非静态成员即可。(c++11:)nullptr_t是nullptr的类型。
<limits> 提供与基本数据类型相关的定义。例如,对于每个数值数据类型,它定义了可以表示出来的最大值和最小值以及二进制数字的位数。
<climits> 提供与基本整数数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在<limits>中
<cfloat> 提供与基本浮点型数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在<limits>中
<cstdlib> 提供支持程序启动和终止的宏和函数。这个头文件还声明了许多其他杂项函数,例如搜索和排序函数,从字符串转换为数值等函数。它与对应的标准C头文件stdlib.h不同,定义了abort(void)。abort()函数还有额外的功能,它不为静态或自动对象调用析构函数,也不调用传给atexit()函数的函数。它还定义了exit()函数的额外功能,可以释放静态对象,以注册的逆序调用用atexit()注册的函数。清除并关闭所有打开的C流,把控制权返回给主机环境。
<new> 支持动态内存分配
<typeinfo> 支持变量在运行期间的类型标识
<exception> 支持异常处理,这是处理程序中可能发生的错误的一种方式
<cstdarg> 支持接受数量可变的参数的函数。即在调用函数时,可以给函数传送数量不等的数据项。它定义了宏va_arg、va_end、va_start以及va_list类型
<csetjmp> 为C样式的非本地跳跃提供函数。这些函数在C++中不常用
<csignal> 为中断处理提供C样式支持

C2. 支持流输入/输出的头文件

头文件 描 述
<iostream> 支持标准流cin、cout、cerr和clog的输入和输出,它还支持多字节字符标准流wcin、wcout、wcerr和wclog。
<iomanip> 提供操纵程序,允许改变流的状态,从而改变输出的格式。
<ios> 定义iostream的基类
<istream> 为管理输出流缓存区的输入定义模板类
<ostream> 为管理输出流缓存区的输出定义模板类
<sstream> 支持字符串的流输入输出
<fstream> 支持文件的流输入输出
<iosfwd> 为输入输出对象提供向前的声明
<streambuf> 支持流输入和输出的缓存
<cstdio> 为标准流提供C样式的输入和输出
<cwchar> 支持多字节字符的C样式输入输出

C3. 与诊断功能相关的头文件

头文件 描 述
<stdexcept> 定义标准异常。异常是处理错误的方式
<cassert> 定义断言宏,用于检查运行期间的情形
<cerrno> 支持C样式的错误信息

C4. 定义工具函数的头文件

头文件 描 述
<utility> 定义重载的关系运算符,简化关系运算符的写入,它还定义了pair类型,该类型是一种模板类型,可以存储一对值。这些功能在库的其他地方使用
<functional> 定义了许多函数对象类型和支持函数对象的功能,函数对象是支持operator()()函数调用运算符的任意对象
<memory> 给容器、管理内存的函数和auto_ptr模板类定义标准内存分配器(c++11中增加shared_ptr与unique_ptr,分别支持共享与独享的动态内存分配)
<ctime> 支持系统时钟函数

C5. 支持字符串处理的头文件

头文件 描 述
<string> 为字符串类型提供支持和定义,包括单字节字符串(由char组成)的string和多字节字符串(由wchar_t组成)
<cctype> 单字节字符类别
<cwctype> 多字节字符类别
<cstring> 为处理非空字节序列和内存块提供函数。这不同于对应的标准C库头文件,几个C样式字符串的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了
<cwchar> 为处理、执行I/O和转换多字节字符序列提供函数,这不同于对应的标准C库头文件,几个多字节C样式字符串操作的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了。
<cstdlib> 为把单字节字符串转换为数值、在多字节字符和多字节字符串之间转换提供函数

C6. 定义容器类的模板的头文件

头文件 描 述
<vector> 定义vector序列模板,这是一个大小可以重新设置的数组类型,比普通数组更安全、更灵活
<list> 定义list序列模板,这是一个序列的链表,常常在任意位置插入和删除元素
<deque> 定义deque序列模板,支持在开始和结尾的高效插入和删除操作
<queue> 为队列(先进先出)数据结构定义序列适配器queue和priority_queue
<stack> 为堆栈(后进先出)数据结构定义序列适配器stack
<map> map是一个关联容器类型,允许根据键值是唯一的,且按照升序存储。multimap类似于map,但键不是唯一的。
<set> set是一个关联容器类型,用于以升序方式存储唯一值。multiset类似于set,但是值不必是唯一的。
<bitset> 为固定长度的位序列定义bitset模板,它可以看作固定长度的紧凑型bool数组
<array> (TR1)固定大小数组,支持复制
<forward_list> (c++11)单向列表,支持快速随机访问
<unordered_set> (TR1)无序容器set,其元素随机存放。multiset类似于set,但是值不必是唯一的。
<unordered_map> (TR1)无序容器map,其键值随机存放。multimap类似于map,但键不是唯一的。

C7. 支持迭代器的头文件

头文件 描 述
<iterator> 给迭代器提供定义和支持

C8. 有关算法的头文件

头文件 描 述
<algorithm> 提供一组基于算法的函数,包括置换、排序、合并和搜索
<cstdlib> 声明C标准库函数bsearch()和qsort(),进行搜索和排序
<ciso646> 允许在代码中使用and代替&&

C9. 有关数值操作的头文件

头文件 描 述
<complex> 支持复杂数值的定义和操作
<valarray> 支持数值矢量的操作
<numeric> 在数值序列上定义一组一般数学操作,例如accumulate和inner_product
<cmath> 这是C数学库,其中还附加了重载函数,以支持C++约定
<cstdlib> 提供的函数可以提取整数的绝对值,对整数进行取余数操作

C10. 有关本地化的头文件

头文件 描 述
<locale> 提供的本地化包括字符类别、排序序列以及货币和日期表示。
<clocale> 对本地化提供C样式支持

注:数据来源百度百科

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