На этом шаге мы кратко охарактеризуем компоненты, входящие в библиотеку.
Работа STL основана на взаимодействии разных структурных компонентов, среди которых центральное место занимают контейнеры, итераторы и алгоритмы.
- Контейнеры предназначены для управления коллекциями объектов определенного типа. У каждой разновидности контейнеров имеются свои достоинства и недостатки, поэтому существование разных контейнеров отражает различия между требованиями к коллекциям в программах. Контейнеры могут быть реализованы в виде массивов или связанных списков, а каждый элемент может снабжаться специальным ключом.
- Итераторы предназначены для перебора элементов в коллекциях объектов (контейнерах или их подмножествах). Главное достоинство итераторов заключается в том, что они предоставляют небольшой, но стандартный интерфейс, подходящий для любого типа контейнера. Например, одна из основных операций этого интерфейса перемещает итератор к следующему элементу коллекции. В программах такая операция выполняется независимо от внутренней структуры коллекции и может применяться как к массиву, так и к дереву. В каждом контейнерном классе определен собственный тип итератора, который делает все необходимое, потому что ему известна внутренняя структура контейнера.
- Интерфейс итераторов имеет много общего с интерфейсом обычных указателей. Увеличение итератора производится оператором ++, а для обращения к значению, на которое ссылается оператор, используется оператор *. Таким образом, итератор можно рассматривать как своего рода умный указатель, который преобразует команду "перейти к следующему элементу" в конкретные действия, необходимые для конкретного типа контейнера.
- Алгоритмы предназначены для обработки элементов коллекций. Например, алгоритмы могут выполнять поиск, сортировку, модификацию или просто использовать элементы коллекции для других целей. В работе алгоритмов используются итераторы. Таким образом, алгоритм достаточно запрограммировать только один раз для обобщенного контейнера, потому что интерфейс итераторов является общим для всех контейнеров.
Для повышения гибкости алгоритмам передаются вспомогательные функции, вызываемые в процессе работы алгоритмов. Тем самым общий алгоритм приспосабливается для конкретных целей, даже весьма специфических и сложных. Например, алгоритму можно передать нестандартный критерий поиска или специальную операцию группировки элементов.
Концепция STL основана на разделении данных и операций. Данные находятся под управлением контейнерных классов, а операции определяются адаптируемыми алгоритмами. Итераторы выполняют функции "клея", связывающего эти два компонента. Благодаря им любой алгоритм может работать с любым контейнером (рисунок 1).
Рис.1. Компоненты STL
Концепция STL в известном смысле противоречит исходным принципам объектно-ориентированного программирования: STL отделяет друг от друга данные и алгоритмы, вместо того чтобы объединять их. Тем не менее существуют очень веские аргументы в пользу такого решения. Вообще говоря, любая разновидность контейнера может быть объединена с любым алгоритмом, поэтому в результате образуется очень гибкая, но весьма компактная структура.
Среди важнейших особенностей STL следует назвать то, что все компоненты работают с произвольными типами. Как следует из названия (стандартная библиотека шаблонов), все компоненты оформляются в виде шаблонов, подходящих для любого типа (при условии, что этот тип способен выполнять необходимые операции). STL - хороший пример концепции унифицированного программирования. Контейнеры и алгоритмы унифицируются для произвольных типов и классов соответственно.
Однако в STL присутствуют еще более универсальные компоненты. При помощи адаптеров и объектов функций (или функторов) программист может дополнять, ограничивать и настраивать алгоритмы и интерфейсы для конкретных целей.
На следующем шаге мы рассмотрим контейнеры.
