C++标准库 第2版pdf电子书版本下载

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1 关于本书 1

1.1 缘起 1

1.2 阅读前的必要基础 2

1.3 本书风格与结构 2

1.4 如何阅读本书 4

1.5 目前发展情势 5

1.6 范例代码及额外信息 5

1.7 反馈 5

2 C＋＋及标准库简介 7

2.1 C++Standard的历史 7

2.1.1 C++11 Standard常见疑问 8

2.1.2 C+498和C++11的兼容性 9

2.2 复杂度与Big-O标记 10

3 语言新特性 13

3.1 C++11语言新特性 13

3.1.1 微小但重要的语法提升 13

3.1.2 以auto完成类型自动推导 14

3.1.3 一致性初始化（Uniform Initialization）与初值列（Initializer List） 15

3.1.4 Range-Based for循环 17

3.1.5 Move语义和Rvalue Reference 19

3.1.6 新式的字符串字面常量（String Literal） 23

3.1.7 关键字noexcept 24

3.1.8 关键字constexpr 26

3.1.9 崭新的Template特性 26

3.1.10 Lambda 28

3.1.11 关键字decltype 32

3.1.12 新的函数声明语法（New Function Declaration Syntax） 32

3.1.13 带领域的（Scoped）Enumeration 32

3.1.14 新的基础类型（New Fundamental Data Type） 33

3.2 虽旧犹新的语言特性 33

3.2.1 基础类型的明确初始化（Explicit Initialization for Fundamental Type） 37

3.2.2 main（）定义式 37

4 一般概念 39

4.1 命名空间（Namespace）std 39

4.2 头文件（Header File） 40

4.3 差错和异常（Error and Exception）的处理 41

4.3.1 标准的Exception Class（异常类） 41

4.3.2 异常类（Exception Class）的成员 44

4.3.3 以Class exception_ptr传递异常 52

4.3.4 抛出标准异常 53

4.3.5 自标准异常类派生 54

4.4 Callable Object（可被调用的对象） 54

4.5 并发与多线程 55

4.6 分配器（Allocator） 57

5 通用工具 59

5.1 Pair和Tuple 60

5.1.1 Pair 60

5.1.2 Tuple（不定数的值组） 68

5.1.3 Tuple的输入／输出 74

5.1.4 tuple和pair转换 75

5.2 Smart Pointer（智能指针） 76

5.2.1 Class shared_ptr 76

5.2.2 Class weak_ptr 84

5.2.3 误用Shared Pointer 89

5.2.4 细究Shared Pointer和Weak Pointer 92

5.2.5 Class unique_ptr 98

5.2.6 细究Class unique_ptr 110

5.2.7 Class auto_ptr 113

5.2.8 Smart Pointer结语 114

5.3 数值的极值（Numeric Limit） 115

5.4 Type Trait和Type Utility 122

5.4.1 Type Trait的目的 122

5.4.2 细究Type Trait 125

5.4.3 Reference Wrapper（外覆器） 132

5.4.4 Function Type Wrapper（外覆器） 133

5.5 辅助函数 134

5.5.1 挑选最小值和最大值 134

5.5.2 两值互换（Swapping） 136

5.5.3 增补的“比较操作符”（Comparison Operator） 138

5.6 Class ratio＜＞的编译期分数运算 140

5.7 Clock和Timer 143

5.7.1 Chrono程序库概观 143

5.7.2 Duration（时间段） 144

5.7.3 Clock（时钟）和Timepoint（时间点） 149

5.7.4 C和POSIX提供的Date/Time函数 157

5.7.5 以计时器停滞线程（Blocking with Timer） 160

5.8 头文件＜cstddef＞、＜cstdlib＞和＜cstring＞ 161

5.8.1 ＜cstddef＞内的各项定义 161

5.8.2 ＜cstdlib＞内的各种定义 162

5.8.3 ＜cstring＞中的定义式 163

6 标准模板库 165

6.1 STL组件（Component） 165

6.2 容器（Container） 167

6.2.1 序列式容器（Sequence Container） 169

6.2.2 关联式容器（Associative Container） 177

6.2.3 无序容器（Unordered Container） 180

6.2.4 关联式数组（Associative Array） 185

6.2.5 其他容器 187

6.2.6 容器适配器（Container Adapter） 188

6.3 迭代器（Iterator） 188

6.3.1 关联式（Associative）及无序（Unordered）容器的更多实例 193

6.3.2 迭代器种类（Iterator Category） 198

6.4 算法（Algorithm） 199

6.4.1 区间（Range） 203

6.4.2 处理多重区间（Multiple Ranges） 207

6.5 迭代器之适配器（Iterator Adapter） 210

6.5.1 Insert Iterator（安插型迭代器） 210

6.5.2 Stream Iterator（串流迭代器） 212

6.5.3 Reverse Iterator（反向迭代器） 214

6.5.4 Move Iterator（搬移迭代器） 216

6.6 用户自定义的泛型函数（User-DefinedGenericFunction） 216

6.7 更易型算法（Manipulating Algorithm） 217

6.7.1 移除（Removing）元素 218

6.7.2 更易Associative（关联式）和Unordered（无序）容器 221

6.7.3 算法vs．成员函数 223

6.8 以函数作为算法的实参 224

6.8.1 以函数作为算法实参的实例示范 224

6.8.2 判断式（Predicate） 226

6.9 使用Lambda 229

6.10 函数对象（Function Object） 233

6.10.1 定义一个函数对象 233

6.10.2 预定义的函数对象 239

6.10.3 Binder 241

6.10.4 函数对象vs．Lambda 243

6.11 容器内的元素 244

6.11.1 容器元素的必要条件 244

6.11.2 Value语义vs．Reference语义 245

6.12 STL内部的错误和异常 245

6.12.1 错误处理（Error Handling） 246

6.12.2 异常处理（Exception Handling） 248

6.13 扩展STL 250

6.13.1 整合更多Type 250

6.13.2 派生自STL Type 251

7 STL容器 253

7.1 容器的共通能力和共通操作 254

7.1.1 容器的共通能力 254

7.1.2 容器的共通操作 254

7.1.3 容器提供的类型 260

7.2 Array 261

7.2.1 Array的能力 261

7.2.2 Array的操作 263

7.2.3 把array当成C-Style Array 267

7.2.4 异常处理（Exception Handling） 268

7.2.5 Tuple接口 268

7.2.6 Array运用实例 268

7.3 Vector 270

7.3.1 Vector的能力 270

7.3.2 Vector的操作 273

7.3.3 将Vector当作C-Style Array使用 278

7.3.4 异常处理（Exception Handling） 278

7.3.5 Vector使用实例 279

7.3.6 Class vector＜bool＞ 281

7.4 Deque 283

7.4.1 Deque的能力 284

7.4.2 Deque的操作函数 285

7.4.3 Exception Handling 288

7.4.4 Deque运用实例 288

7.5 List 290

7.5.1 List的能力 290

7.5.2 List的操作 291

7.5.3 异常处理（Exception Handling） 296

7.5.4 List运用实例 298

7.6 Forward List 300

7.6.1 Forward List的能力 300

7.6.2 Forward List的操作 302

7.6.3 异常处理（Exception Handling） 311

7.6.4 Forward List运用实例 312

7.7 Set和Multiset 314

7.7.1 Set和Multiset的能力 315

7.7.2 Set和Multiset的操作函数 316

7.7.3 异常处理（Exception Handling） 325

7.7.4 Set和Multiset运用实例 325

7.7.5 运行期指定排序准则 328

7.8 Map和Multimap 331

7.8.1 Map和Multimap的能力 332

7.8.2 Map和Multimap的操作函数 333

7.8.3 将Map视为关联式数组（Associative Array） 343

7.8.4 异常处理（Exception Handling） 345

7.8.5 Map和Multimap运用实例 345

7.8.6 综合实例：运用Map、String并于运行期指定排序准则 351

7.9 无序容器（Unordered Container） 355

7.9.1 Unordered容器的能力 357

7.9.2 创建和控制Unordered容器 359

7.9.3 Unordered容器的其他操作 367

7.9.4 Bucket接口 374

7.9.5 使用Unordered Map作为Associative Array 374

7.9.6 异常处理（Exception Handling） 375

7.9.7 Unordered容器的运用实例 375

7.10 其他STL容器 385

7.10.1 String作为一种STL容器 385

7.10.2 C-Style Array作为一种STL容器 386

7.11 实现Reference语义 388

7.12 各种容器的使用时机 392

8 细探STL容器成员 397

8.1 容器内的类型 397

8.2 创建、复制和销毁（Create,Copy,and Destroy） 400

8.3 非更易型操作（Nonmodifying Operation） 403

8.3.1 大小相关操作（Size Operation） 403

8.3.2 元素比较（Comparison Operation） 404

8.3.3 Associative和Unordered容器特有的非更易型操作 404

8.4 赋值（Assignment） 406

8.5 元素直接访问（Direct Element Access） 408

8.6 “产出迭代器”之各项操作 410

8.7 安插和移除（Inserting and Removing）元素 411

8.7.1 安插单一元素（Inserting Single Element） 411

8.7.2 安插多重元素（Inserting Multiple Elements） 416

8.7.3 移除元素（Removing Element） 417

8.7.4 重设大小（Resizing） 420

8.8 List和Forward List的特殊成员函数 420

8.8.1 特殊成员函数（针对List和Forward List） 420

8.8.2 特殊成员函数（只针对Forward List） 423

8.9 容器的策略接口（Policy Interface） 427

8.9.1 非更易型策略函数（Nonmodifying Policy Function） 427

8.9.2 更易型策略函数（Modifying Policy Function） 428

8.9.3 Unordered容器的Bucket相关接口 429

8.10 对分配器（Allocator）的支持 430

8.10.1 基本的分配器成员（Fundamental Allocator Member） 430

8.10.2 带有“可选之分配器参数”的构造函数 430

9 STL迭代器 433

9.1 迭代器头文件（Header Files for Iterators） 433

9.2 迭代器种类（Iterator Category） 433

9.2.1 Output迭代器 433

9.2.2 Input迭代器 435

9.2.3 Forward（前向）迭代器 436

9.2.4 Bidirectional（双向）迭代器 437

9.2.5 Random-Access（随机访问）迭代器 438

9.2.6 Vector迭代器的递增（Increment）和递减（Decrement） 440

9.3 迭代器相关辅助函数 441

9.3.1 advance（） 441

9.3.2 next（）和prev（） 443

9.3.3 distance（） 445

9.3.4 iter_swap（） 446

9.4 迭代器适配器（Iterator Adapter） 448

9.4.1 Reverse（反向）迭代器 448

9.4.2 Insert（安插型）迭代器 454

9.4.3 Stream（串流）迭代器 460

9.4.4 Move（搬移）迭代器 466

9.5 Iterator Trait（迭代器特性） 466

9.5.1 为迭代器编写泛型函数（Generic Function） 468

9.6 用户自定义（User-Defined）迭代器 471

10 STL函数对象及Lambda 475

10.1 Function Object（函数对象）的概念 475

10.1.1 以Function Object为排序准则（Sorting Criterion） 476

10.1.2 Function Object拥有内部状态（Internal State） 478

10.1.3 for_each（）的返回值 482

10.1.4 Predicate（判断式）vs.Function Object（函数对象） 483

10.2 预定义的Function Object和Binder 486

10.2.1 预定义的Function Object 486

10.2.2 Function Adapter和Binder 487

10.2.3 以Function Adapter搭配用户自定义的Function Object 495

10.2.4 过时的（Deprecated）Function Adapter 497

10.3 运用Lambda 499

10.3.1 Lambda vs. Binder 499

10.3.2 Lambda vs．带有状态的（Stateful）Function Object 500

10.3.3 Lambda调用全局函数和成员函数 502

10.3.4 Lambda作为Hash函数、排序准则或相等准则 504

11 STL算法 505

11.1 算法头文件（Header File） 505

11.2 算法概观 505

11.2.1 扼要介绍 506

11.2.2 算法分门别类 506

11.3 辅助函数 517

11.4 for_each（）算法 519

11.5 非更易型算法（Nonmodifying Algorithm） 524

11.5.1 元素计数 524

11.5.2 最小值和最大值 525

11.5.3 查找元素（Searching Element） 528

11.5.4 区间的比较 542

11.5.5 Predicate用以检验区间 550

11.6 更易型算法（Modifying Algorithm） 557

11.6.1 复制元素（Copying Element） 557

11.6.2 搬移元素（Moving Element） 561

11.6.3 转换和结合元素（Transforming and Combining Element） 563

11.6.4 互换元素（Swapping Elements） 566

11.6.5 赋值（Assigning New Value） 568

11.6.6 替换元素（Replacing Element） 571

11.7 移除型算法（Removing Algorithm） 575

11.7.1 移除某些元素 575

11.7.2 移除重复元素 578

11.8 变序型算法（Mutating Algorithm） 583

11.8.1 反转元素次序（ReversingtheOrderofElements） 583

11.8.2 旋转元素（Rotating Elements） 584

11.8.3 排列元素（Permuting Elements） 587

11.8.4 对元素重新洗牌（Shuffling Elements） 589

11.8.5 将元素向前搬（MovingElementstotheFront） 592

11.8.6 划分为两个子区间（PartitionintoTwoSubranges） 594

11.9 排序算法（Sorting Algorithm） 596

11.9.1 对所有元素排序 596

11.9.2 局部排序（Partial Sorting） 599

11.9.3 根据第n个元素排序 602

11.9.4 Heap算法 604

11.10 已排序区间算法（Sorted-Range Algorithm） 608

11.10.1 查找元素（Searching Element） 608

11.10.2 合并元素（Merging Elements） 614

11.11 数值算法（Numeric Algorithm） 623

11.11.1 运算后产生结果 623

11.11.2 相对数列和绝对数列之间的转换 627

12 特殊容器 631

12.1 Stack（堆栈） 632

12.1.1 核心接口 633

12.1.2 Stack运用实例 633

12.1.3 一个用户自定义的Stack Class 635

12.1.4 细究Class stack＜＞ 637

12.2 Queue（队列） 638

12.2.1 核心接口 639

12.2.2 Queue运用实例 640

12.2.3 一个用户自定义的Queue Class 641

12.2.4 细究Class queue＜＞ 641

12.3 Priority Queue（带优先级的队列） 641

12.3.1 核心接口 643

12.3.2 Priority Queue运用实例 643

12.3.3 细究Class priority_queue＜＞ 644

12.4 细究Container Adapter 645

12.4.1 类型定义 645

12.4.2 构造函数（Constructor） 646

12.4.3 Priority Queue额外提供的构造函数 646

12.4.4 各项操作（Operation） 647

12.5 Bitset 650

12.5.1 Bitset运用实例 651

12.5.2 细究Class bitset 653

13 字符串 655

13.1 String Class的目的 656

13.1.1 例一：提炼临时文件名 656

13.1.2 例二：提炼单词并反向打印 660

13.2 String Class细节描述 663

13.2.1 String的各种相关类型 663

13.2.2 操作函数概览 666

13.2.3 构造函数和析构函数（ConstructorandDestructor） 667

13.2.4 String和C-String 668

13.2.5 大小和容量（Size and Capacity） 669

13.2.6 元素访问（Element Access） 671

13.2.7 比较（Comparison） 672

13.2.8 更改内容（Modifier） 673

13.2.9 子字符串（Substring）及字符串接合（String Concatenation） 676

13.2.10 I/O操作符 677

13.2.11 搜索和查找（Searching and Finding） 678

13.2.12 npos的意义 680

13.2.13 数值转换（Numeric Conversion） 681

13.2.14 String对迭代器的支持 684

13.2.15 国际化（Internationalization） 689

13.2.16 效率（Performance） 692

13.2.17 String和Vector 692

13.3 细究String Class 693

13.3.1 类型定义和静态值 693

13.3.2 创建、复制、销毁（Create,Copy,and Destroy） 694

13.3.3 大小和容量（Size and Capacity） 696

13.3.4 比较（Comparison） 697

13.3.5 字符访问 699

13.3.6 产生C-String和字符数组（Character Array） 700

13.3.7 “改动”之相关操作（Modifying Operation） 700

13.3.8 查找（Searching and Finding） 708

13.3.9 子字符串（Substring）及字符串接合（String Concatenation） 711

13.3.10 I/O函数 712

13.3.11 数值转换（Numeric Conversion） 713

13.3.12 生成Iterator 714

13.3.13 对Allocator的支持 715

14 正则表达式 717

14.1 Regex的匹配和查找接口（Match and Search Interface） 717

14.2 处理“次表达式”（Subexpression） 720

14.3 Regex Iterator 726

14.4 Regex Token Iterator 727

14.5 用于替换的正则表达式 730

14.6 Regex Flag 732

14.7 Regex的异常（Exception） 735

14.8 Regex ECMAScript文法 738

14.9 其他文法 739

14.10 细究Basic Regex签名式 740

15 以Stream完成I/O 743

15.1 I/O Stream的共通基础 744

15.1.1 Stream对象 744

15.1.2 Stream Class 744

15.1.3 全局的Stream对象 745

15.1.4 Stream操作符 745

15.1.5 操控器（Manipulator） 746

15.1.6 一个简单例子 746

15.2 基本Stream Class和其对象 748

15.2.1 Class及其层次体系 748

15.2.2 全局性的Stream对象 751

15.2.3 头文件 752

15.3 标准的Stream操作符＜＜和＞＞ 753

15.3.1 Output操作符＜＜ 753

15.3.2 Input操作符＞＞ 754

15.3.3 特殊类型的I/O 755

15.4 Stream的状态（State） 758

15.4.1 表示“Stream状态”的常量 758

15.4.2 用来“处理Stream状态”的成员函数 759

15.4.3 Stream状态与Boolean条件测试 760

15.4.4 Stream的状态和异常 762

15.5 标准I/O函数 767

15.5.1 Input相关函数 768

15.5.2 Output相关函数 771

15.5.3 实例 772

15.5.4 sentry对象 772

15.6 操控器（Manipulator） 774

15.6.1 操控器概览 774

15.6.2 操控器如何运作 776

15.6.3 用户自定义的操控器 777

15.7 格式化（Formatting） 779

15.7.1 Format Flag（格式标志） 779

15.7.2 Boolean的I/O格式 781

15.7.3 栏位宽度、填充字符、位置调整 781

15.7.4 正号与大写 784

15.7.5 数值基数（Numeric Base） 785

15.7.6 浮点数（Floating-Point）表示法 787

15.7.7 一般格式（General Formatting）定义 789

15.8 国际化（Internationalization） 790

15.9 文件访问（File Access） 791

15.9.1 File Stream Class 791

15.9.2 File Stream的Rvalue和Move语义 795

15.9.3 File Flag（文件标志） 796

15.9.4 随机访问（Random Access） 799

15.9.5 使用文件描述器（File Descriptor） 801

15.10 为String而设计的Stream Class 802

15.10.1 String Stream Class 802

15.10.2 String Stream的Move语义 806

15.10.3 char Stream Class 807

15.11 “用户自定义类型”之I/O操作符 810

15.11.1 实现一个Output操作符 810

15.11.2 实现一个Input操作符 812

15.11.3 以辅助函数完成I/O 814

15.11.4 用户自定义之Format Flag（格式标志） 815

15.11.5 用户自定义I/O操作符的规约（Convention） 818

15.12 连接Input和Output Stream 819

15.12.1 以tie（）完成松耦合（Loose Coupling） 819

15.12.2 以Stream缓冲区完成紧耦合（Tight Coupling） 820

15.12.3 将标准Stream重定向（Redirecting） 822

15.12.4 可读可写的Stream 824

15.13 Stream Buffer Class 826

15.13.1 Stream缓冲区接口 826

15.13.2 Stream缓冲区的Iterator 828

15.13.3 用户自定义之Stream缓冲区 832

15.14 关于效能（Performance） 844

15.14.1 与C标准串流同步（Synchronization with C's Standard Streams） 845

15.14.2 Stream缓冲区内的缓冲机制 845

15.14.3 直接使用Stream缓冲区 846

16 国际化 849

16.1 字符编码和字符集 850

16.1.1 多字节（Multibyte）和宽字符（Wide-Character）文本 850

16.1.2 不同的字符集 851

16.1.3 在C＋＋中处理字符集 852

16.1.4 Character Trait 853

16.1.5 特殊字符的国际化 857

16.2 Locale（地域）概念 857

16.2.1 使用Locale 858

16.2.2 Locale Facet 864

16.3 细究Locale 866

16.4 细究Facet 869

16.4.1 数值格式化（Numeric Formatting） 870

16.4.2 货币符号格式化（Monetary Formatting） 874

16.4.3 时间和日期格式化（Time and Date Formatting） 884

16.4.4 字符的分类和转换 891

16.4.5 字符串校勘（String Collation） 904

16.4.6 消息国际化（Internationalized Message） 905

17 数值 907

17.1 随机数及分布（Random Number and Distribution） 907

17.1.1 第一个例子 908

17.1.2 引擎（Engine） 912

17.1.3 细说引擎（Engine） 915

17.1.4 分布（Distribution） 917

17.1.5 细说分布（Distribution） 921

17.2 复数（Complex Number） 925

17.2.1 Class complex＜＞一般性质 925

17.2.2 Class complex＜＞运用实例 926

17.2.3 复数的各项操作 928

17.2.4 细说Class complex＜＞ 935

17.3 全局数值函数（Global Numeric Function） 941

17.4 Valarray 943

18 并发 945

18.1 高级接口：async（）和Future 946

18.1.1 async（）和Future的第一个用例 946

18.1.2 实例：等待两个Task 955

18.1.3 Shared Future 960

18.2 低层接口：Thread和Promise 964

18.2.1 Class std∷thread 964

18.2.2 Promise 969

18.2.3 Class packaged_task＜＞ 972

18.3 细说启动线程（Starting a Thread） 973

18.3.1 细说async（） 974

18.3.2 细说Future 975

18.3.3 细说Shared Future 976

18.3.4 细说Class std∷promise 977

18.3.5 细说Class std∷packaged_task 977

18.3.6 细说Class std∷thread 979

18.3.7 Namespace this_thread 981

18.4 线程同步化与Concurrency（并发）问题 982

18.4.1 当心Concurrency（并发） 982

18.4.2 Concurrent Data Access为什么造成问题 983

18.4.3 什么情况下可能出错 983

18.4.4 解决问题所需要的性质（Feature） 987

18.5 Mutex和Lock 989

18.5.1 使用Mutex和Lock 989

18.5.2 细说Mutex和Lock 998

18.5.3 只调用一次 1000

18.6 Condition Variable（条件变量） 1003

18.6.1 Condition Variable（条件变量）的意图 1003

18.6.2 Condition Variable（条件变量）的第一个完整例子 1004

18.6.3 使用Condition Variable（条件变量）实现多线程Queue 1006

18.6.4 细说Condition Variable（条件变量） 1009

18.7 Atomic 1012

18.7.1 Atomic用例 1012

18.7.2 细说Atomic及其高级接口 1016

18.7.3 Atomic的C-Style接口 1019

18.7.4 Atomic的低层接口 1019

19 分配器 1023

19.1 以应用程序开发者的角度使用Allocator 1023

19.2 用户自定义的Allocator 1024

19.3 以程序库开发者的角度使用Allocator 1026

参考书目 1031

新闻组及论坛（Newsgroup and Forum） 1031

书籍和网站 1032

索引 1037