C++标准库

当我们谈论C和C++时，实际上是指一组定义（程序）语言应该做些什么，如何表现，应该提供哪些功能的规则。C/C++的编译器为了处理C/C++编写的源代码必须跟随着这些规则，并生成二进制应用程序（推荐书籍《程序设计语言原理》）。 这些规则都是理论上的，作为语言标准由国际标准化组织(ISO)下的C++标准委员会指定和发布。

这些标准都是非常详细和有技术性的文档，通常会分为两部分：

1. C/C++的功能和特性；

2. C/C++的API：开发人员可以用于他们的C/C++程序的一个类、函数和宏的集合，它也被称为标准库。

C++ 标准库可以分为两部分：

1. 标准函数库：这个库是由通用的、独立的、不属于任何类的函数组成的，函数库继承自 C 语言。包括输入/输出 I/O、 字符串和字符处理、 数学、 时间、日期和本地化、 动态分配、 其他、 宽字符函数等。

2. 面向对象类库：这个库是类及其相关函数的集合。包括标准的 C++ I/O 类、 String 类、 数值类、 STL 容器类、 STL 算法、 STL 函数对象、 STL 迭代器、 STL 分配器、 本地化库、 异常处理类、 杂项支持库。

这部分容主要总结除STL相关的常用的标准库的类或函数。

std:: 是个名称空间标示符，C++标准库中的函数或者对象都是在命名空间std中定义的，所以我们要使用标准函数库中的函数或对象都要使用std来限定。

C++11标准库

C++标准库的所有头文件都没有扩展名。C++标准库的内容总共在50个标准头文件中定义，其中18个提供了C库的功能。<cname>形式的标准头文件【<complex>例外】其内容与ISO标准C包含的name.h头文件相同，但容纳了C++扩展的功能。在<cname>形式标准的头文件中，与宏相关的名称在全局作用域中定义，其他名称在std命名空间中声明。在C++中还可以使用name.h形式的标准C库头文件名。

C++标准库的内容分为10类：

C1.语言支持 C2.输入/输出 C3.诊断 C4.一般工具 C5.字符串 C6.容器 C7.迭代器支持 C8.算法 C9.数值操作 C10.本地化

C1 标准库中与语言支持功能相关的头文件

• <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，宏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。

• <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不同的是定义了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

• < 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

• <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

• <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。

• <ctime> 支持系统时钟函数。

C5 支持字符串处理的头文件

• <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

• <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。

C7 支持迭代器的头文件

• <iterator> 给迭代器提供定义和支持。

C8 有关算法的头文件

• <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

• <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

• <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。