c++语言组成概貌

一、C++语言主要由两部分构成：C++语法和C++标准库。

1、 C++语法

语法（机制特性）是C++编程的基础核心，标准库也是由它来建立，其包括以下组成要素：
变量和数据类型：包括整型（int）、浮点型（float, double）、字符型（char）、布尔型（bool）等。
控制结构：如条件语句（if, else, switch）、循环语句（for, while, do-while）等。
函数：函数的定义、调用、参数传递、返回值等。
指针：用于直接访问内存地址，进行低级操作。
引用：为对象提供另一个名字，常用于函数参数传递和返回值。
类和对象：面向对象编程的基础，包括类定义、对象创建、成员函数等。
继承、多态和封装：面向对象编程的高级特性。
模板：泛型编程的基础，允许编写与类型无关的代码。
异常处理：通过try, catch, throw关键字处理运行时错误。

2、C++标准库

C++标准库提供的一组预定义的函数和类，用于执行各种任务，如输入输出、字符串处理、数学运算、文件操作等。C++标准库分为几个部分：
输入/输出库：如iostream用于控制台输入输出，fstream用于文件输入输出。
字符串处理库：如string类提供了字符串的各种操作。
数学库：如cmath提供了数学运算函数。
时间和日期库：如ctime和库。
本地化支持库：如locale用于国际化和本地化支持。
线程支持库：如和用于多线程编程。
C++标准库（STL）：包括容器（如vector, list, map等）、算法（如排序、查找等）、迭代器、函数对象等。
  在实际的C++编程中，开发者通常会结合使用基本语法和标准库中的功能来实现复杂的应用程序。例如，使用标准库中的容器和算法来管理数据结构，同时使用面向对象编程的特性来设计程序的结构和功能。掌握这两部分内容对于成为一名熟练的C++程序员至关重要。通过实践和不断学习，可以逐渐熟悉并掌握这些工具和技术的使用。

二、C++语法概述

三、C++标准库概述

  C++强大的功能来源于其丰富的类库及库函数资源。C++标准库的内容总共在50个标准头文件中定义。在C++开发中，要尽可能地利用标准库完成。这样做的直接好处包括：（1）成本：已经作为标准提供，何苦再花费时间、人力重新开发呢；（2）质量：标准库的都是经过严格测试的，正确性有保证；（3）效率：关于人的效率已经体现在成本中了，关于代码的执行效率要相信实现标准库的大牛们的水平；（4）良好的编程风格：采用行业中普遍的做法进行开发。
  C++标准库的内容分为10类，分别是：

1、C1. 标准库中与语言支持功能相关的头文件

头 文 件	描 述
cstddef	定义宏NULL和offsetof，以及其他标准类型size_t和ptrdiff_t。与对应的标准C头文件的区别是，NULL是C++空指针常量的补充定义，宏offsetof接受结构或者联合类型参数，只要他们没有成员指针类型的非静态成员即可。
limits	提供与基本数据类型相关的定义。例如，对于每个数值数据类型，它定义了可以表示出来的最大值和最小值以及二进制数字的位数。
climits	提供与基本整数数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在limits中
cfloat	提供与基本浮点型数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在limits中
cstdlib	提供支持程序启动和终止的宏和函数。这个头文件还声明了许多其他杂项函数，例如搜索和排序函数，从字符串转换为数值等函数。它与对应的标准C头文件stdlib.h不同，定义了abort(void)。abort()函数还有额外的功能，它不为静态或自动对象调用析构函数，也不调用传给atexit()函数的函数。它还定义了exit()函数的额外功能，可以释放静态对象，以注册的逆序调用用atexit()注册的函数。清除并关闭所有打开的C流，把控制权返回给主机环境。
new	支持动态内存分配
typeinfo	支持变量在运行期间的类型标识
exception	支持异常处理，这是处理程序中可能发生的错误的一种方式
cstdarg	支持接受数量可变的参数的函数。即在调用函数时，可以给函数传送数量不等的数据项。它定义了宏va_arg、va_end、va_start以及va_list类型
csetjmp	为C样式的非本地跳跃提供函数。这些函数在C++中不常用
csignal	为中断处理提供C样式支持

2、C2. 支持流输入/输出的头文件

头文件	描 述
iostream	支持标准流cin、cout、cerr和clog的输入和输出，它还支持多字节字符标准流wcin、wcout、wcerr和wclog。
iomanip	提供操纵程序，允许改变流的状态，从而改变输出的格式。
ios	定义iostream的基类
istream	为管理输出流缓存区的输入定义模板类
ostream	为管理输出流缓存区的输出定义模板类
sstream	支持字符串的流输入输出
fstream	支持文件的流输入输出
iosfwd	为输入输出对象提供向前的声明
streambuf	支持流输入和输出的缓存
cstdio	为标准流提供C样式的输入和输出
cwchar	支持多字节字符的C样式输入输出

3、C3. 与诊断功能相关的头文件

头文件	描 述
stdexcept	定义标准异常。异常是处理错误的方式
cassert	定义断言宏，用于检查运行期间的情形
cerrno	支持C样式的错误信息

4、C4. 定义工具函数的头文件

头文件	描 述
utility	定义重载的关系运算符，简化关系运算符的写入，它还定义了pair类型，该类型是一种模板类型，可以存储一对值。这些功能在库的其他地方使用
functional	定义了许多函数对象类型和支持函数对象的功能，函数对象是支持operator()()函数调用运算符的任意对象
memory	给容器、管理内存的函数和auto_ptr模板类定义标准内存分配器
ctime	支持系统时钟函数

5、C5. 支持字符串处理的头文件

头文件	描 述
string	为字符串类型提供支持和定义，包括单字节字符串(由char组成)的string和多字节字符串(由wchar_t组成)
cctype	单字节字符类别
cwctype	多字节字符类别
cstring	为处理非空字节序列和内存块提供函数。这不同于对应的标准C库头文件，几个C样式字符串的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了
cwchar	为处理、执行I/O和转换多字节字符序列提供函数，这不同于对应的标准C库头文件，几个多字节C样式字符串操作的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了。
cstdlib	为把单字节字符串转换为数值、在多字节字符和多字节字符串之间转换提供函数

6、C6. 定义容器类的模板的头文件

头文件	描 述
vector	定义vector序列模板，这是一个大小可以重新设置的数组类型，比普通数组更安全、更灵活
list	定义list序列模板，这是一个序列的链表，常常在任意位置插入和删除元素
deque	定义deque序列模板，支持在开始和结尾的高效插入和删除操作
queue	为队列(先进先出)数据结构定义序列适配器queue和priority_queue
stack	为堆栈(后进先出)数据结构定义序列适配器stack
map	map是一个关联容器类型，允许根据键值是唯一的，且按照升序存储。multimap类似于map，但键不是唯一的。
set	set是一个关联容器类型，用于以升序方式存储唯一值。multiset类似于set，但是值不必是唯一的。
bitset	为固定长度的位序列定义bitset模板，它可以看作固定长度的紧凑型bool数组

7、C7. 支持迭代器的头文件

头文件	描 述
iterator	给迭代器提供定义和支持

8、C8. 有关算法的头文件

头文件	描 述
algorithm	提供一组基于算法的函数，包括置换、排序、合并和搜索
cstdlib	声明C标准库函数bsearch()和qsort()，进行搜索和排序
ciso646	允许在代码中使用and代替&&

9、C9. 有关数值操作的头文件

头文件	描 述
complex	支持复杂数值的定义和操作
valarray	支持数值矢量的操作
numeric	在数值序列上定义一组一般数学操作，例如accumulate和inner_product
cmath	这是C数学库，其中还附加了重载函数，以支持C++约定
cstdlib	提供的函数可以提取整数的绝对值，对整数进行取余数操作

10、C10. 有关本地化的头文件

头文件	描 述
locale	提供的本地化包括字符类别、排序序列以及货币和日期表示。
clocale	对本地化提供C样式支持

　　C++标准库的所有头文件都没有扩展名。C++标准库以<cname>形式的标准头文件提供。在 <cname>形式标准的头文件中，与宏相关的名称在全局作用域中定义，其他名称在std命名空间中声明。在C++中还可以使用name.h形式的标准C库头文件名。

四、标准模板库STL简介

　　STL（Standard Template Library，标准模板库)是惠普实验室开发的一系列软件的统称。现然主要出现在C++中，但在被引入C++之前该技术就已经存在了很长的一段时间。
　　STL的代码从广义上讲分为三类：algorithm（算法）、container(容器）和iterator（迭代器），几乎所有的代码都采用了模板类和模版函数的方式，这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。在C++标准中，STL被组织为下面的13个头文件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。
　　1、算法
　　函数库对数据类型的选择对其可重用性起着至关重要的作用。举例来说，一个求方根的函数，在使用浮点数作为其参数类型的情况下的可重用性肯定比使用整型作为它的参数类性要高。而C++通过模板的机制允许推迟对某些类型的选择，直到真正想使用模板或者说对模板进行特化的时候，STL就利用了这一点提供了相当多的有用算法。它是在一个有效的框架中完成这些算法的——可以将所有的类型划分为少数的几类，然后就可以在模版的参数中使用一种类型替换掉同一种类中的其他类型。
　　STL提供了大约100个实现算法的模版函数，比如算法for_each将为指定序列中的每一个元素调用指定的函数，stable_sort以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。这样一来，只要熟悉了STL之后，许多代码可以被大大的化简，只需要通过调用一两个算法模板，就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。
　　算法部分主要由头文件<algorithm>，<numeric>和<functional>组成。<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个（尽管它很好理解），它是由一大堆模版函数组成的，可以认为每个函数在很大程度上都是独立的，其中常用到的功能范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。<numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数，包括加法和乘法在序列上的一些操作。<functional>中则定义了一些模板类，用以声明函数对象。
　　2、容器
　　在实际的开发过程中，数据结构本身的重要性不会逊于操作于数据结构的算法的重要性，当程序中存在着对时间要求很高的部分时，数据结构的选择就显得更加重要。
　　经典的数据结构数量有限，但是我们常常重复着一些为了实现向量、链表等结构而编写的代码，这些代码都十分相似，只是为了适应不同数据的变化而在细节上有所出入。STL容器就为我们提供了这样的方便，它允许我们重复利用已有的实现构造自己的特定类型下的数据结构，通过设置一些模版类，STL容器对最常用的数据结构提供了支持，这些模板的参数允许我们指定容器中元素的数据类型，可以将我们许多重复而乏味的工作简化。
　　容器部分主要由头文件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack>和<queue>组成。对于常用的一些容器和容器适配器（可以看作由其它容器实现的容器），可以通过下表总结一下它们和相应头文件的对应关系。

数据结构	描述	实现头文件
向量(vector)	连续存储的元素	<vector>
列表(list)	由节点组成的双向链表，每个结点包含着一个元素	<list>
双队列(deque)	连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组	deque
集合(set)	由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素，节点之间以某种作用于元素对的谓词排列，没有两个不同的元素能够拥有相同的次序	<set>
多重集合(multiset)	允许存在两个次序相等的元素的集合	<set>
栈(stack)	后进先出的值的排列	<stack>
队列(queue)	先进先出的执的排列	<queue>
优先队列priority_queue	元素的次序是由作用于所存储的值对上的某种谓词决定的的一种队列	<queue>
映射(map)	由{键，值}对组成的集合，以某种作用于键对上的谓词排列	<map>
多重映射(multimap)	允许键对有相等的次序的映射	<map>

　　3、迭代器
　　迭代器从作用上来说是最基本的部分，可是理解起来比前两者都要费力一些。软件设计有一个基本原则，所有的问题都可以通过引进一个间接层来简化，这种简化在STL中就是用迭代器来完成的。概括来说，迭代器在STL中用来将算法和容器联系起来，起着一种黏和剂的作用。几乎STL提供的所有算法都是通过迭代器存取元素序列进行工作的，每一个容器都定义了其本身所专有的迭代器，用以存取容器中的元素。
　　迭代器部分主要由头文件<utility>,<iterator>和<memory>组成。<utility>是一个很小的头文件，它包括了贯穿使用在STL中的几个模板的声明，<iterator>中提供了迭代器使用的许多方法，而对于<memory>的描述则十分的困难，它以不同寻常的方式为容器中的元素分配存储空间，同时也为某些算法执行期间产生的临时对象提供机制,<memory>中的主要部分是模板类allocator，它负责产生所有容器中的默认分配器。

参考原文链接：https://blog.csdn.net/sxhelijian/article/details/7552499