什么是 STL

读完能做什么

• 能说出一组成绩被 sort 排序前后发生了什么变化，并解释为什么输出是 60 70 80 90。
• 能指出一段程序里，哪个对象保存数据、哪个函数处理数据、处理的是哪一段范围。
• 能用「容器、算法、迭代器」三个词各说一句话，说清它们各自负责什么。
• 能解释 #include <bits/stdc++.h> 和 using namespace std; 做了什么，以及它们有什么副作用。

为什么需要它

老师给你四个成绩 80 60 90 70，要你按从小到大输出。用已经学过的数组，得自己写排序：两层循环、比较、交换。程序不长，但每换一道题就要重写一遍；如果换成给字符串排序、给一堆记录排序，还得再写一套。

这些“排序”“查找”“去重”的套路早就有人写过，C++ 把其中常用的做成了一套现成的工具，放在标准库里。这套工具就是 STL（Standard Template Library，标准模板库）。本课要学的，就是怎么直接用它们，而不是每次从零手写。

它是什么

一句话：STL 是 C++ 标准库中一套现成的容器与算法，你可以把它们像积木一样拼起来用。

要读懂这段积木，先认识三个角色：

#include <bits/stdc++.h>。 它把这门课用到的标准库头文件一次全部包含进来。正规写法是按需 #include <vector>、#include <algorithm>；竞赛代码里常用 bits/stdc++.h 图省事。副作用：它不是 C++ 标准规定的头文件，只有 GCC 这类编译器提供（本机 GCC 可以），换到别的编译器可能编不过，而且因为它包含的头文件多，编译会稍慢一点。本课统一采用 bits/stdc++.h。

using namespace std;。 标准库的名字都放在命名空间 std 里。写上这句之后，vector、sort、cout 可以直接写，不用每次写成 std::vector、std::sort、std::cout。副作用：如果自己定义的名字刚好和标准库重名，可能产生冲突；大型项目里通常避免全局 using。竞赛代码为了少打字，本课统一采用 using namespace std;。

模板尖括号。 vector<int> 里的 <int> 表示“这个容器里放什么类型”，vector<double>、vector<string> 同理。这里只需要照着填类型，不需要自己会写模板（详见“容易错”一节）。

六个组件只做定位。 网上常说 STL 有六大组件：容器、算法、迭代器是主线，本课重点讲；仿函数（写比较规则）和适配器（stack、queue 这类）后面会陆续遇到；空间配置器（allocator）是底层内存管理细节，不需要学，本课只标为选读。

最小可运行示例

把四个成绩存进容器，排序，再打印出来：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> score = {80, 60, 90, 70};

    cout << "排序前：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';

    sort(score.begin(), score.end());

    cout << "排序后：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';
    return 0;
}

输出：

排序前：80 60 90 70 
排序后：60 70 80 90 

逐项标注这段调用里的三个东西：

• 对象：score，一个 vector<int>，里面按顺序放着 4 个成绩。
• 函数：sort，它会把一段数据按从小到大重新排好。
• 范围：从 score.begin() 到 score.end()。begin() 指向第一个元素，end() 指向最后一个元素的后面一个位置，两个位置合起来表示整个容器。这种“左闭右开”的范围写法在本课反复出现，细节见容器、迭代器与区间。

sort 不是“黑箱”：它真的会移动容器里的元素。调用之后 score 的内容从 80 60 90 70 变成了 60 70 80 90，这就是第二行输出的来源。

一步步看变化

四个成绩在下标 0～3 的格子里，sort 把它们按从小到大重新摆放：

对照输出：

• 第一行 排序前：80 60 90 70：按原顺序打印容器里的四个元素。
• 第二行 排序后：60 70 80 90：sort 把最小的 60 放到下标 0，最大的 90 放到下标 3，中间依次是 70、80。

for (int x : score) 是范围 for：把容器里的元素逐个取出来，每次放到 x 里，不用自己写下标。cout << x << ' ' 就是打印 x 再跟一个空格。

逐项扩展核心操作

换一组数据，程序不用改

同一套容器与算法，换数据就能用：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> score = {55, 90, 70, 60};

    cout << "排序前：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';

    sort(score.begin(), score.end());

    cout << "排序后：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';
    return 0;
}

输出：

排序前：55 90 70 60 
排序后：55 60 70 90 

只有 vector<int> score = {...} 这一行变了，sort 那一行原样不动。这正是“可复用”的含义：算法写一次，数据随便换。

只处理一段范围

sort 处理的是你给的两个位置之间的部分。把起点从 begin() 改成 begin() + 1，就只排后面三个：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> score = {80, 60, 90, 70};

    sort(score.begin() + 1, score.end());   // 只排下标 1 到末尾这一段

    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';
    return 0;
}

输出：

80 60 70 90 

score 里下标 0 的 80 没被动，下标 1～3 的 60 90 70 被排成了 60 70 90。这说明了三件事里的“范围”：同一段数据，你指哪一段，算法就只处理哪一段。

什么时候选它、哪里容易错

会使用容器，不等于必须先会写模板。 这是初学者最容易吓到自己的地方：vector<int>、sort 的名字听起来都和“模板”有关，但使用者不需要自己写模板。你只要会照着写 vector<int>、vector<string>（尖括号里填类型），会让一个函数处理 vector<int> 和 vector<double>，就已经够用了。模板怎么写，是标准库实现者的事，不是本课的前提。

调用算法不是隐藏输入输出的黑箱。 sort(score.begin(), score.end()) 没有打印任何东西，也没有从键盘读入任何东西；它做的只有一件事——把 score 里的元素重新排好。数据怎么进来、结果怎么出去，仍然由你自己写 cin / cout 决定。

bits/stdc++.h 不是标准头文件。 它只是 GCC 的方便写法。本课统一用它，但要知道换编译器可能失效；正式工程里应按需包含 <vector>、<algorithm> 等。

选读：历史与内存配置。 STL 最早由 Alexander Stepanov 等人在惠普实验室设计，后来被纳入 C++ 标准；容器背后的内存分配由“空间配置器”负责。这些是实现背景，不影响你使用 vector 和 sort，本课不要求掌握。

操作速查表

动手检查

第 1 题：预测输出

把上面最小示例里的初值改成 {80, 60, 90, 70, 75}（多了一个 75），先手推两行输出分别是什么，再展开下面的折叠核对：

vector<int> score = {80, 60, 90, 70, 75};
sort(score.begin(), score.end());
for (int x : score) cout << x << ' ';

第 2 题：修改代码

把最小示例的初值改成 {55, 90, 70, 60}，让程序按从小到大输出。验证条件：先说出排序后下标 0 和下标 3 分别是哪个数，再运行核对。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> score = {80, 60, 90, 70, 75};

    cout << "排序前：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';

    sort(score.begin(), score.end());

    cout << "排序后：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';
    return 0;
}

排序前：80 60 90 70 75 
排序后：60 70 75 80 90 

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> score = {55, 90, 70, 60};

    cout << "排序前：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';

    sort(score.begin(), score.end());

    cout << "排序后：";
    for (int x : score) cout << x << ' ';
    cout << '\n';
    return 0;
}

排序前：55 90 70 60 
排序后：55 60 70 90 

立即练习

本页是概念课，重点是把“容器保存数据、算法处理范围、迭代器表示位置”这三件事讲清楚，所以不安排 OJ 题目；等你学过 vector 和 sort 再去做对应的练习更合适。