深入浅出 C++ 标准库
1. 什么是 C++ 标准库?
C++ 标准库就像是一个内置的工具箱,里面装满了写代码常用的工具,比如:
- 处理字符串 (
std::string) - 读写文件 (
std::ifstream) - 管理动态数组 (
std::vector) - 智能指针 (
std::shared_ptr) - 排序、查找算法 (
std::sort、std::find)
它和 Java 的 java.util、Python 的 built-in 库类似,但 C++ 的标准库更底层、更高效。
2. 为什么需要 std::?
C++ 标准库的所有工具都放在一个叫 std(Standard 的缩写)的工具箱 里。
你要用里面的工具,就得告诉编译器:"我要用 std 工具箱里的东西!"
举个例子:
-
Java 写法(自动找包):
javaimport java.util.ArrayList; // 引入 ArrayList ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); // 直接用 -
C++ 写法(必须指定工具箱):
cpp#include <vector> // 引入 vector std::vector<std::string> list; // 必须加 std::
为什么 C++ 要这么麻烦?
因为 C++ 允许你自己造一个 vector,如果不加 std::,编译器不知道你要用标准库的 vector 还是自己写的 vector。
3. 标准库里有哪些常用工具?
(1) 字符串处理(std::string)
作用 :比 C 语言的 char[] 更好用,支持动态扩容、查找、拼接等。
示例:
cpp
#include <string>
std::string name = "张三";
name += " 你好!"; // 直接拼接
int len = name.length(); // 获取长度
(2) 动态数组(std::vector)
作用 :类似 Java 的 ArrayList,自动扩容的数组。
示例:
cpp
#include <vector>
std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
nums.push_back(4); // 添加元素
int first = nums[0]; // 访问元素
(3) 哈希表(std::unordered_map)
作用 :类似 Java 的 HashMap,快速查找键值对。
示例:
cpp
#include <unordered_map>
std::unordered_map<std::string, int> scores = {{"Alice", 90}, {"Bob", 80}};
scores["Charlie"] = 85; // 添加键值对
int bobScore = scores["Bob"]; // 查找
(4) 智能指针(std::shared_ptr)
作用 :自动管理内存,避免内存泄漏(比 new/delete 更安全)。
示例:
cpp
#include <memory>
auto ptr = std::make_shared<int>(42); // 创建一个智能指针
*ptr = 100; // 使用方式和普通指针一样
// 不用手动 delete,内存会自动释放!
(5) 文件读写(std::fstream)
作用 :读写文件,比 C 语言的 FILE* 更安全。
示例:
cpp
#include <fstream>
std::ofstream file("test.txt"); // 写文件
file << "Hello, C++!" << std::endl;
file.close();
(6) 算法(std::sort、std::find)
作用 :提供常用算法,如排序、查找。
示例:
cpp
#include <algorithm>
std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5};
std::sort(nums.begin(), nums.end()); // 排序
auto it = std::find(nums.begin(), nums.end(), 4); // 查找
4. 怎么减少 std:: 的重复书写?
如果你觉得每次写 std:: 太麻烦,可以用 using 声明:
(1) 只引入某个工具
cpp
#include <string>
using std::string; // 只引入 string
string name = "Alice"; // 现在不用写 std:: 了
(2) 引入整个工具箱(慎用!)
cpp
#include <iostream>
using namespace std; // 引入整个 std 工具箱
cout << "Hello" << endl; // 不用写 std::
⚠️ 风险 :如果自己写的类和标准库重名(比如你自己写了个 vector),会冲突!
5. 最佳实践
-
在小型项目里 :可以用
using namespace std偷懒。 -
在大型项目/头文件里 :老老实实写
std::,避免命名冲突。 -
推荐写法 :
cpp#include <vector> using std::vector; // 只引入需要的 vector<int> nums = {1, 2, 3}; // 既清晰又安全
总结
- C++ 标准库:一个内置的工具箱,提供字符串、容器、算法等常用功能。
std:::告诉编译器"我要用标准库的东西"。using:可以少写std::,但要小心命名冲突。- 常用工具 :
std::string(字符串)std::vector(动态数组)std::unordered_map(哈希表)std::shared_ptr(智能指针)std::sort(排序算法)
记住:C++ 标准库就像瑞士军刀,功能强大,但要用对方法! 🔧