Оглядываясь назад на методы и инструменты программирования, описанные в предыдущих главах, мы видим, что уже можем писать программы, не зависящие от типа используемых данных. Этот вывод основан на следующих фактах.

• Использование типа

мало отличается от использования типа .

• Использование типа

мало отличается от использования типа .

• Использование массива чисел типа

мало отличается от использования типа .

Мы хотели бы организовать наш код так, чтобы новый код пришлось бы писать, только если нам действительно нужно сделать что-то совершенно новое и резко отличающееся от предыдущих задач. В частности, мы хотели бы иметь код, решающий универсальные задачи программирования, и не переписывать программы каждый раз, когда изменяется способ хранения данных или их интерпретация. В частности, хотелось бы выполнялись следующие условия.

• Поиск значения в объекте класса

не должен отличаться от поиска значения в массиве.

• Поиск объекта класса

без учета регистра не должен отличаться от поиска объекта класса с учетом нижнего и верхнего регистров.

• Графическое изображение экспериментальных данных с точными значениями не должно отличаться от графического изображения экспериментальных данных с округленными значениями.

• Копирование файла не должно отличаться от копирования вектора.

Учитывая сказанное, мы хотим писать код, удовлетворяющий следующим условиям:

• его легко читать;

• легко модифицировать;

• он имеет систематический характер;

• он короткий;

• быстро работает.

Для того чтобы минимизировать объем работы программиста, мы должны решить следующие задачи.

• Единообразный доступ к данным:

• независимость от способа хранения данных;

• независимость от типа данных.

• Доступ к данным, безопасный с точки зрения типа:

• легкое перемещение по данным;

• компактное хранение данных.

• Скорость работы:

• поиск данных;

• добавление данных;

• удаление данных.

• Стандартные версии большинства широко распространенных алгоритмов таких как

, , , , , ...

Библиотека STL обеспечивает не только эти возможности. Мы изучим эту библиотеку не только потому, что она представляет собой очень полезный набор инструментов, но и потому, что является примером максимальной гибкости и эффективности. Библиотека STL была разработана Алексом Степановым (Alex Stepanov) для того, чтобы создать базу для универсальных, правильных и эффективных алгоритмов, работающих с разнообразными структурами данных. Ее целью были простота, универсальность и элегантность математики.

Если бы в нашем распоряжении не было библиотеки с ясно выраженными идеями и принципами, то каждый программист должен был бы разрабатывать каждую программу, используя лишь основные языковые конструкции и придерживаясь идей, которые в данный момент кажутся хорошими. Для этого пришлось бы выполнить много лишней работы. Более того, в результате часто получается беспринципная путаница; часто такие программы не может понять никто, кроме их авторов, и очень сомнительно, что эти программы можно использовать в другом контексте.

Итак, рассмотрев мотивы и цели, перейдем к описанию основных определений из библиотеки STL, а затем изучим примеры их применения для более простого создания более совершенного кода для обработки данных.

Основным понятием в библиотеке STL является последовательность. С точки зрения авторов этой библиотеки, любая коллекция данных представляет собой последовательность. Последовательность имеет начало и конец. Мы можем перемещаться по последовательности от начала к концу, при необходимости считывая или записывая значение элементов. Начало и конец последовательности идентифицируются парой итераторов. Итератор (iterator) — это объект, идентифицирующий элемент последовательности.

Последовательность можно представить следующим образом:

Здесь

и — итераторы; они идентифицируют начало и конец последовательности. Последовательность в библиотеке STL часто называют “полуоткрытой” (“half-open”); иначе говоря, элемент, идентифицированный итератором , является частью последовательности, а итератор ссылается на ячейку, следующую за концом последовательности. Обычно такие последовательности (диапазоны) обозначаются следующим образом: . Стрелки, направленные от одного элемента к другому, означают, что если у нас есть итератор на один элемент, то мы можем получить итератор на следующий.