Стандартная библиотека C++

на Стандартная библиотека C++ языке программирования C++ представляет собой набор классов и функций , написанных на базовом языке и являющихся частью самого стандарта C++ ISO .

Обзор

Стандартная библиотека C++ предоставляет несколько универсальных контейнеров, функции для использования и управления этими контейнерами, функциональные объекты, универсальные строки и потоки (включая интерактивный и файловый ввод-вывод), поддержку некоторых возможностей языка и функции для общих задач, таких как поиск квадрата . корень числа. Стандартная библиотека C++ также включает большинство заголовков стандартной библиотеки ISO C, заканчивающихся на ".h", но их использование было объявлено устаревшим (устаревание отменено с C++23). ). Вместо этого C++23 считает эти заголовки полезными для взаимодействия с C и рекомендует не использовать их за пределами программ, которые должны быть допустимыми программами как на C, так и на C++. Никакие другие заголовки в стандартной библиотеке C++ не заканчиваются на «.h». Возможности стандартной библиотеки C++ объявлены в разделе std пространство имен .

Стандартная библиотека C++ основана на соглашениях, введенных Стандартной библиотекой шаблонов (STL), и на нее повлияли исследования в области общего программирования и разработчики STL, такие как Александр Степанов и Мэн Ли. Хотя Стандартная библиотека C++ и STL имеют много общего, ни одна из них не является строгим расширением другой.

Примечательной особенностью стандартной библиотеки C++ является то, что она не только определяет синтаксис и семантику универсальных алгоритмов, но также предъявляет требования к их производительности. Эти требования к производительности часто соответствуют известному алгоритму, использование которого ожидается, но не обязательно. В большинстве случаев для этого требуется линейное время O( n ) или линейное время O( n log n ), но в некоторых случаях допускаются более высокие границы, например квазилинейное время O( n log n ). ² n ) для стабильной сортировки (чтобы разрешить на месте сортировку слиянием ). Раньше для сортировки требовалось только среднее значение O( n log n ), что позволяло использовать быструю сортировку , которая на практике быстра, но имела плохую производительность в наихудшем случае, но была введена интросортировка, чтобы обеспечить как быструю среднюю производительность, так и оптимальную наихудшую производительность. сложность регистра, а начиная с C++11 сортировка гарантированно будет в худшем случае линейной арифмической. В других случаях требования остаются более мягкими, например, выбор , который должен быть линейным только в среднем (как в быстром выборе ), не требуется линейного наихудшего случая, как в introselect .

Стандартная библиотека C++ прошла стандартизацию ISO в рамках усилий по стандартизации C++ ISO в 1990-х годах. С 2011 года он расширяется и обновляется каждые три года. с каждой редакцией стандарта C++.

Реализации

Имя	Организация	Домашняя страница	Акроним	Лицензия	Последний выпуск
Стандартная библиотека GNU C++	Проект GNU и Фонд свободного программного обеспечения	[1]	libstdС++	GPLv3 с исключением библиотеки времени выполнения GCC	Новый основной релиз раз в год
Стандартная библиотека LLVM C++	Группа разработчиков LLVM	[2]	библиотека libС++	Лицензия Apache 2.0 с исключениями LLVM	Каждые 2 недели
Стандартная библиотека NVIDIA C++	Нвидиа	[3]	libcu++	Лицензия Apache 2.0 с исключениями LLVM	12 октября 2022 г ( 12.10.2022 )
Стандартная библиотека Microsoft C++	Майкрософт	[4]	MSVC STL	Лицензия Apache 2.0 с исключениями LLVM	Ежедневно
Стандартная библиотека HPX C++ для параллелизма и параллелизма	СТЕЛЛАР Групп	[5]	HPX	Лицензия на программное обеспечение Boost 1.0	6 августа 2022 г ( 06.08.2022 )
Библиотека стандартных шаблонов Electronic Arts	Электронное искусство	[6]	ИСТЛ	Лицензия BSD, 3 пункта	20 октября 2021 г ( 20.10.2021 )
Библиотека Динкума C++	Посуда	[7]	Неизвестный	Коммерческий	Неизвестный
Стандартная библиотека Cray C++	Группа пользователей Cray	[8]	Неизвестный	Коммерческий	Неизвестный

Снято с производства

Стандартная библиотека Apache C++

Стандартная библиотека Apache C++ — еще одна реализация с открытым исходным кодом. Первоначально он был разработан на коммерческой основе компанией Rogue Wave Software , а затем передан в дар Apache Software Foundation . Однако после более чем пяти лет отсутствия релиза правление Apache Software Foundation решило завершить этот проект и перенести его в Apache Attic.

См. также

Следующие библиотеки реализуют большую часть стандартной библиотеки C++:

Имя	Домашняя страница	Описание
Спуск на веревке	[9]	Коллекция библиотек с открытым исходным кодом, используемая Google внутри компании.
глупость	[10]	Разнообразие библиотек C++14 , которые широко используются Facebook.
Библиотека поддержки Bareflank	[11]	Библиотека C++, в которой все может выполняться во время компиляции.

Стандартные модули

С тех пор, как модули были представлены в C++20 не было поддержки модулей стандартной библиотеки , до C++23 . Эти именованные модули были добавлены для включения всех элементов, объявленных как в глобальном, так и в глобальном масштабе. std пространства имен, предоставляемые импортируемыми стандартными заголовками. Макросы нельзя экспортировать, поэтому пользователям приходится вручную включать или импортировать заголовки, которые создают макросы для использования.

std

Экспортирует все объявления в пространстве имен. std а также глобальные функции выделения и освобождения памяти, которые предоставляются импортируемыми заголовками библиотеки C++, включая возможности библиотеки C (хотя они объявлены в стандартном пространстве имен).

std.compat

Экспортирует те же объявления, что и именованный модуль. stdи дополнительно экспортирует функции в глобальное пространство имен в средствах библиотеки C.

Стандартные заголовки

Следующие файлы содержат объявления стандартной библиотеки C++.

Общий

<any>

Новое в C++17 . Предоставляет класс со стертым типом std::any.

<atomic>

Новое в C++11 . Предоставляет шаблон класса std::atomic, его несколько специализаций шаблонов и более атомарные операции.

<chrono>

Предоставляет элементы времени, такие как std::chrono::duration, std::chrono::time_pointи часы. Начиная с C++20 , было добавлено огромное количество темпоральных функций: календари, часовые пояса, дополнительные часы и форматирование строкового хроно.

<concepts>

Новое в C++20 . Предоставляет фундаментальные концепции библиотеки .

<expected>

Новое в C++23 . Предоставляет шаблон класса std::expected, тип результата .

<functional>

Предоставляет несколько объектов-функций , предназначенных для использования со стандартными алгоритмами.

<generator>

Новое в C++23 . Предоставляет генератор сопрограмм , который дополнительно поддерживает вложенные операции доходности в диапазонах.

<memory>

Предоставляет средства управления памятью в C++, включая шаблон класса. std::unique_ptr.

<memory_resource>

Новое в C++17 . Предоставляет средства для создания полиморфных распределителей памяти, поведение которых может меняться во время выполнения.

<optional>

Новое в C++17 . Предоставляет шаблон класса std::optional, необязательный тип .

<scoped_allocator>

Новое в C++11 . Обеспечивает std::scoped_allocator_adaptor.

<stacktrace>

Новое в C++23 . Обеспечивает операции трассировки стека .

<stdexcept>

Содержит стандартные классы исключений, такие как std::logic_error и std::runtime_error, оба произошли от std::exception.

<system_error>

Новое в C++11 . Определяет std::error_code

<tuple>

Новое в C++11 и TR1. Предоставляет шаблон класса std::tuple, кортеж .

<type_traits>

Новое в C++11 . Предоставляет средства метапрограммирования для работы с типами.

<utility>

Предоставляет различные утилиты: шаблон класса std::pair (двухчленные кортежи ), целочисленные последовательности времени компиляции, помощники в построении типов словаря, такие функции, как std::move и std::forwardи многие другие. Пространство имен std::rel_ops для автоматического создания операторов сравнения устарел в C++20 в пользу новых операторов сравнения по умолчанию.

<variant>

Новое в C++17 . Предоставляет шаблон класса std::variant, тегированный тип объединения .

Языковая поддержка

<compare>

Новое в C++20 . Обеспечивает поддержку оператора трехстороннего сравнения .

<coroutine>

Новое в C++20 . Обеспечивает поддержку сопрограмм .

<exception>

Предоставляет несколько типов и функций, связанных с обработкой исключений , в том числе std::exception, базовый класс всех исключений, создаваемых стандартной библиотекой.

<initializer_list>

Новое в C++11 . Обеспечивает поддержку списка инициализаторов.

<limits>

Предоставляет шаблон класса std::numeric_limits, используемый для описания свойств фундаментальных числовых типов.

<new>

Предоставляет операторам new и delete и другие функции и типы, составляющие основы управления памятью C++ .

<source_location>

Новое в C++20 . Обеспечивает сбор информации о местоположении источника в качестве альтернативы предопределенным макросам, таким как __LINE__.

<stdfloat>

Новое в C++23 . Обеспечивает условную поддержку расширенных типов с плавающей запятой.

<typeinfo>

Предоставляет средства для работы с информацией о типах времени выполнения C++ .

<version>

Новое в C++20 . Предоставляет информацию о реализации стандартной библиотеки C++.

Контейнеры

<array>

Новое в C++11 и TR1 . Предоставляет шаблон класса контейнера. std::array, контейнер для массива фиксированного размера.

<bitset>

Предоставляет специализированный класс контейнера std::bitset, битовый массив .

<deque>

Предоставляет шаблон класса контейнера. std::deque, двусторонняя очередь .

<flat_map>

Новое в C++23 . Предоставляет шаблоны классов адаптеров контейнеров. std::flat_map и std::flat_multimap.

<flat_set>

Новое в C++23 . Предоставляет шаблоны классов адаптеров контейнеров. std::flat_set и std::flat_multiset.

<forward_list>

Новое в C++11 и TR1 . Предоставляет шаблон класса контейнера. std::forward_list, односвязный список .

<list>

Предоставляет шаблон класса контейнера. std::list, двусвязный список .

<map>

Предоставляет шаблоны классов контейнеров. std::map и std::multimap, сортированный ассоциативный массив и мультикарта .

<mdspan>

Новое в C++23 . Предоставляет шаблон класса std::mdspan, аналог std::span но взгляд многомерен.

<queue>

Предоставляет класс адаптера контейнера std::queue, односторонняя очередь и std::priority_queue, приоритетная очередь .

<set>

Предоставляет шаблоны классов контейнеров. std::set и std::multiset, отсортированные ассоциативные контейнеры или наборы .

<span>

Новое в C++20 . Предоставляет шаблон класса std::span, представление, не являющееся владельцем, которое ссылается на любой непрерывный диапазон.

<stack>

Предоставляет класс адаптера контейнера std::stack, стек .

<unordered_map>

Новое в C++11 и TR1 . Предоставляет шаблон класса контейнера. std::unordered_map и std::unordered_multimap, хеш-таблицы .

<unordered_set>

Новое в C++11 и TR1 . Предоставляет шаблон класса контейнера. std::unordered_set и std::unordered_multiset.

<vector>

Предоставляет шаблон класса контейнера. std::vector, динамический массив .

Итераторы и диапазоны

<algorithm>

Содержит определения многих алгоритмов для использования с контейнерами и другими диапазонами.

<execution>

Новое в C++17 . Предоставляет политики выполнения для распараллеленных алгоритмов.

<iterator>

Предоставляет классы и шаблоны для работы с итераторами .

<numeric>

Обобщенные числовые алгоритмы.

<ranges>

Новое в C++20 . Предоставляет возможности диапазона и адаптеры для ленивой оценки.

Локализация

<codecvt>

Предоставляет аспекты преобразования кода для различных кодировок символов. Этот заголовок устарел, начиная с C++17 .

<locale>

Определяет классы и объявляет функции, которые инкапсулируют и манипулируют информацией, характерной для локали .

<text_encoding>

Новое в C++26 . Обеспечивает идентификацию кодировки текста.

Струны

<charconv>

Новое в C++17 . Предоставляет независимые от локали, не выделяющие и не выбрасывающие утилиты преобразования строк из/в целые числа и числа с плавающей запятой.

<format>

Новое в C++20 . Предоставляет современный способ форматирования строк, включая std::format.

<string>

C++ . Предоставляет стандартные строковые классы и шаблоны

<string_view>

Новое в C++17 . Предоставляет шаблон класса std::basic_string_view, неизменяемое представление, не являющееся владельцем, для любой строки.

<regex>

Новое в C++11 . Предоставляет утилиты для сопоставления строк с шаблоном с использованием регулярных выражений .

Потоки, файлы и ввод/вывод

<filesystem>

Новое в C++17 . Предоставляет средства для операций с файловой системой и ее компонентами.

<fstream>

Предоставляет возможности для файлового ввода и вывода. См . fstream .

<iomanip>

Предоставляет средства для управления форматированием вывода, например базой, используемой при форматировании целых чисел, и точностью значений с плавающей запятой .

<ios>

Предоставляет несколько типов и функций, основных для работы iostreams.

<iosfwd>

Предоставляет предварительные объявления нескольких шаблонов классов, связанных с вводом-выводом.

<iostream>

Предоставляет основы ввода и вывода C++. См . iostream .

<istream>

Обеспечивает std::istream и другие вспомогательные классы для ввода.

<ostream>

Обеспечивает std::ostream и другие вспомогательные классы для вывода.

<print>

Новое в C++23 . Предоставляет утилиты форматированного вывода, такие как std::print поддерживается как для потоков C, так и для C++.

<spanstream>

Новое в C++23 . Обеспечивает std::spanstream и другие потоки ввода-вывода с фиксированным буфером символов.

<sstream>

Обеспечивает std::stringstream и другие вспомогательные классы для манипуляций со строками.

<streambuf>

Обеспечивает функции чтения и записи в/из определенных типов последовательностей символов, таких как внешние файлы или строки.

<syncstream>

Новое в C++20 . Обеспечивает std::osyncstream и другие классы поддержки синхронизированных выходных потоков.

Библиотека поддержки потоков

<barrier>

Новое в C++20 . Обеспечивает std::barrier, многоразовый барьер для нитей.

<condition_variable>

Новое в C++11 . В 32.6-1 переменные условия предоставляют примитивы синхронизации, используемые для блокировки потока до тех пор, пока какой-либо другой поток не уведомит о выполнении некоторого условия или пока не будет достигнуто системное время.

<future>

Новое в C++11 . В разделе 32.9.1-1 в этом разделе описываются компоненты, которые программа C++ может использовать для получения в одном потоке результата (значения или исключения) из функции, которая выполнялась в том же потоке или другом потоке.

<hazard_pointer>

Новое в C++26 . Обеспечивает std::hazard_pointer.

<latch>

Новое в C++20 . Обеспечивает std::latch, одноразовый барьер для резьбы.

<mutex>

Новое в C++11 . В 32.5-1 в этом разделе представлены механизмы взаимного исключения: мьютексы, блокировки и однократный вызов.

<rcu>

Новое в C++26 . Предоставляет механизмы чтения-копирования-обновления .

<shared_mutex>

Новое в C++14 . Предоставляет возможность совместного взаимного исключения.

<semaphore>

Новое в C++20 . Предоставляет семафор , моделирующий неотрицательное количество ресурсов.

<stop_token>

Новое в C++20 . В 32.3.1-1 в этом разделе описываются компоненты, которые можно использовать для асинхронного запроса на своевременную остановку выполнения операции, обычно потому, что результат больше не требуется. Такой запрос называется стоп-запросом.

<thread>

Новое в C++11 . Предоставьте класс и пространство имен для работы с потоками.

Библиотека чисел

Компоненты, которые программы C++ могут использовать для выполнения получисловых операций.

<bit>

Новое в C++20 . Предоставляет возможность манипулирования битами.

<complex>

Определяет шаблон класса std::complexи многочисленные функции для представления и управления комплексными числами.

<numbers>

Новое в C++20 . Предоставляет математические константы, определенные в пространстве имен. std::numbers.

<random>

Новое в C++11 . Средство генерации (псевдо-)случайных чисел и распределений.

<ratio>

Новое в C++11 . Предоставляет рациональную арифметику во время компиляции на основе шаблонов классов.

<valarray>

Определяет пять шаблонов классов ( std::valarray, std::slice_array, std::gslice_array, std::mask_array, и std::indirect_array), два класса ( std::slice и std::gslice) и ряд связанных шаблонов функций для представления массивов значений и управления ими.

Стандартная библиотека C

Основная статья: Стандартная библиотека C

Каждый заголовок из стандартной библиотеки C включен в стандартную библиотеку C++ под другим именем, созданным путем удаления .h и добавления буквы «c» в начале; например, «time.h» становится «ctime». Единственное различие между этими заголовками и традиционными заголовками стандартной библиотеки C заключается в том, что, где это возможно, функции следует размещать в std:: пространство имен. В ISO C функции стандартной библиотеки могут быть реализованы с помощью макросов , что не разрешено ISO C++.

См. также

• Boost (библиотеки C++)
• POSIX-библиотека C.
• Стандартная библиотека C
• Стандартная библиотека
• Технический отчет C++ 1

Дальнейшее чтение

• Страуструп, Бьярне (2013). Язык программирования C++ . Аддисон-Уэсли . ISBN  978-0321563842 .
• Джосуттис, Николай (2012). Стандартная библиотека C++ — учебное пособие и справочник . Аддисон-Уэсли . ISBN  978-0-321-62321-8 .
• Ван Верт, Питер; Грегуар, Марк (14 июня 2016 г.). Краткий справочник стандартной библиотеки C++ . Апресс . ISBN  978-1484218754 . Архивировано из оригинала 16 мая 2021 года . Проверено 24 марта 2017 г.

Внешние ссылки

• Справочник по стандартной библиотеке C++
• Справочник по стандартной библиотеке Microsoft C++
• Документация Rogue Wave SourcePro C++
• Wiki стандартной библиотеки Apache C++ , прекращена 15 мая 2014 г. (на основе стандартной библиотеки Rogue Wave C++ 4.1.0)
• Документация стандартной библиотеки STLport C++
• Онлайн-документация библиотеки GNU C++.
• Документация по стандартной библиотеке LLVM/Clang C++