C++11 STL经典教程与参考（第2版）：学习与实战指南

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《C++标准库2nd版（c++11）》是一本专为C++11 Standard Template Library (STL) 学习者设计的经典教材和参考书籍。作为第二版，它在保持理论深度的同时，更新了对C++11新特性的介绍，让读者能够掌握这一语言标准库的最新进展。作者尼科莱·M·约苏斯蒂斯是一位资深的C++专家，他以清晰易懂的语言和实用的范例，引导读者探索C++11 STL的各种数据结构、算法以及容器的使用方法。本书的特点在于它的实用性，不仅适合初级开发者系统学习C++标准库，也适用于有一定经验的程序员作为查阅手册使用。C++11版STL引入了许多新特性，如智能指针、右值引用、lambda表达式等，这些内容在书中都有详细的讲解和示例，帮助读者理解并掌握如何在实际编程中高效利用这些功能。书中强调了设计模式和最佳实践，通过深入浅出的方式阐述了诸如vector、list、map、set等容器的内部实现原理和优化策略，以及算法如sort、find、insert等的底层工作机制。此外，对于并发编程的支持，如线程安全容器和future/promise的使用，也是本书的重要部分。值得注意的是，书中还提到了版权信息，提醒读者许多制造商和卖家使用的标识可能为商标，并且出版社已尽可能尊重了相关的商标声明。同时，作者和出版社明确声明，本书不提供任何形式的担保，也不承担因使用书中信息或程序导致的间接或附带损害的责任。为了满足不同需求，出版社针对批量购买或特殊销售提供了优惠，包括电子版本和定制封面与内容选项。《C++标准库2nd版（c++11）》是一本不可或缺的工具书，无论你是希望提升C++编程技能，还是需要一本详尽的参考资料，这本书都将为你提供丰富的学习资源和实践经验。

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Contents xv

11.7 Removing Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575

11.7.1 Removing Certain Va lu e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575

11.7.2 Removing Duplicates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578

11.8 Mutating Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583

11.8.1 Reversing the Order of Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583

11.8.2 Rotating Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584

11.8.3 Permuting Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

11.8.4 Shufﬂing Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589

11.8.5 Moving Elements to the Front . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

11.8.6 Partition into Two Subranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594

11.9 Sorting Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596

11.9.1 Sorting All Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596

11.9.2 Partial Sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

11.9.3 Sorting According to the nth Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

11.9.4 Heap Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

11.10 Sorted-Range Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

11.10.1 Searching Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

11.10.2 Merging Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

11.11 Numeric Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

11.11.1 Processing Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

11.11.2 Converting Relative and Absolute Va l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627

12 Special Containers 631

12.1 Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

12.1.1 The Core Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

12.1.2 Example of Using Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

12.1.3 A User-Deﬁned Stack Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

12.1.4 Class stack<> in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

12.2 Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638

12.2.1 The Core Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

12.2.2 Example of Using Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640

12.2.3 A User-Deﬁned Queue Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

12.2.4 Class queue<> in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

12.3 Priority Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

12.3.1 The Core Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

12.3.2 Example of Using Priority Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

12.3.3 Class priority_queue<> in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644

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xvi Contents

12.4 Container Adapters in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

12.4.1 Type Deﬁnitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

12.4.2 Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

12.4.3 Supplementary Constructors for Priority Queues . . . . . . . . . . . . . . 646

12.4.4 Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647

12.5 Bitsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

12.5.1 Examples of Using Bitsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651

12.5.2 Class bitset in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

13 Strings 655

13.1 Purpose of the String Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

13.1.1 A First Example: Extracting a Temporary Filename . . . . . . . . . . . . 656

13.1.2 A Second Example: Extracting Words and Printing Them Backward . . . 660

13.2 Description of the String Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

13.2.1 String Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

13.2.2 Operation Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666

13.2.3 Constructors and Destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667

13.2.4 Strings and C-Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668

13.2.5 Size and Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

13.2.6 Element Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671

13.2.7 Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672

13.2.8 Modiﬁers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673

13.2.9 Substrings and String Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676

13.2.10 Input/Output Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

13.2.11 Searching and Finding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678

13.2.12 The Va l u e npos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680

13.2.13 Numeric Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681

13.2.14 Iterator Support for Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

13.2.15 Internationalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

13.2.16 Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692

13.2.17 Strings and Ve c t o rs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692

13.3 String Class in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693

13.3.1 Type Deﬁnitions and Static Va lu e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693

13.3.2 Create, Copy, and Destroy Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

13.3.3 Operations for Size and Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696

13.3.4 Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697

13.3.5 Character Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699

13.3.6 Generating C-Strings and Character Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . 700

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Contents xvii

13.3.7 Modifying Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700

13.3.8 Searching and Finding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708

13.3.9 Substrings and String Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711

13.3.10 Input/Output Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712

13.3.11 Numeric Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713

13.3.12 Generating Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714

13.3.13 Allocator Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715

14 Regular Expressions 717

14.1 The Regex Match and Search Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717

14.2 Dealing with Subexpressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720

14.3 Regex Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726

14.4 Regex Token Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727

14.5 Replacing Regular Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730

14.6 Regex Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732

14.7 Regex Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

14.8 The Regex ECMAScript Grammar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 738

14.9 Other Grammars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739

14.10 Basic Regex Signatures in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740

15 Input/Output Using Stream Classes 743

15.1 Common Background of I/O Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744

15.1.1 Stream Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744

15.1.2 Stream Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744

15.1.3 Global Stream Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745

15.1.4 Stream Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745

15.1.5 Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746

15.1.6 A Simple Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746

15.2 Fundamental Stream Classes and Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

15.2.1 Classes and Class Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

15.2.2 Global Stream Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751

15.2.3 Header Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752

15.3 Standard Stream Operators << and >> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753

15.3.1 Output Operator << . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753

15.3.2 Input Operator >> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754

15.3.3 Input/Output of Special Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

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xviii Contents

15.4 State of Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758

15.4.1 Constants for the State of Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758

15.4.2 Member Functions Accessing the State of Streams . . . . . . . . . . . . . 759

15.4.3 Stream State and Boolean Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760

15.4.4 Stream State and Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762

15.5 Standard Input/Output Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767

15.5.1 Member Functions for Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768

15.5.2 Member Functions for Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771

15.5.3 Example Uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772

15.5.4 sentry Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772

15.6 Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774

15.6.1 Overview of All Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774

15.6.2 How Manipulators Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776

15.6.3 User-Deﬁned Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777

15.7 Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779

15.7.1 Format Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779

15.7.2 Input/Output Format of Boolean Va l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781

15.7.3 Field Width, Fill Character, and Adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . 781

15.7.4 Positive Sign and Uppercase Letters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784

15.7.5 Numeric Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785

15.7.6 Floating-Point Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 787

15.7.7 General Formatting Deﬁnitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789

15.8 Internationalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 790

15.9 File Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791

15.9.1 File Stream Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791

15.9.2 Rvalue and Move Semantics for File Streams . . . . . . . . . . . . . . . 795

15.9.3 File Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796

15.9.4 Random Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

15.9.5 Using File Descriptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801

15.10 Stream Classes for Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802

15.10.1 String Stream Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802

15.10.2 Move Semantics for String Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806

15.10.3 char* Str eam Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

15.11 Input/Output Operators for User-Deﬁned Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810

15.11.1 Implementing Output Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810

15.11.2 Implementing Input Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812

15.11.3 Input/Output Using Auxiliary Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814

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Contents xix

15.11.4 User-Deﬁned Format Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815

15.11.5 Conventions for User-Deﬁned Input/Output Operators . . . . . . . . . . . 818

15.12 Connecting Input and Output Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819

15.12.1 Loose Coupling Using tie() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819

15.12.2 Tight Coupling Using Stream Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820

15.12.3 Redirecting Standard Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822

15.12.4 Streams for Reading and Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824

15.13 The Stream Buffer Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826

15.13.1 The Stream Buffer Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826

15.13.2 Stream Buffer Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828

15.13.3 User-Deﬁned Stream Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832

15.14 Performance Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844

15.14.1 Synchronization with C’s Standard Streams . . . . . . . . . . . . . . . . 845

15.14.2 Buffering in Stream Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845

15.14.3 Using Stream Buffers Directly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846

16 Internationalization 849

16.1 Character Encodings and Character Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850

16.1.1 Multibyte and Wide-Character Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850

16.1.2 Different Character Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851

16.1.3 Dealing with Character Sets in C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852

16.1.4 Character Traits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853

16.1.5 Internationalization of Special Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

16.2 The Concept of Locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

16.2.1 Using Locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858

16.2.2 Locale Facets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 864

16.3 Locales in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866

16.4 Facets in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869

16.4.1 Numeric Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870

16.4.2 Monetary Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874

16.4.3 Time and Date Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884

16.4.4 Character Classiﬁcation and Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891

16.4.5 String Collation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904

16.4.6 Internationalized Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905

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yiliangwu880

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