C++ 入門指南 V2.00 - 單元 22 - 認識標準程式庫

標準程式庫 (standard library) 是依據 C++ 標準，隨編譯器 (compiler) 提供的程式庫 (library)

我們已經用過不少標準程式庫中的例子，例如於命令列印出字串 (string)

018	cout << m << endl;

完整程式請參考單元 1 - 認識 C++ 語言。

或是產生擬隨機整數

020	int a = rand() % 10;

完整程式請參考單元 16 - 繼續測試。

標準程式庫涵蓋各方面的應用，包括在最新標準 C++11 內，計有以下的標頭檔 (header file)

容器 (container) 相關

• <array>
• <bitset>
• <deque>
• <forward_list>
• <list>
• <map>
• <queue>
• <set>
• <stack>
• <unordered_map>
• <unordered_set>
• <vector>

通用相關

• <algorithm>
• <chrono>
• <functional>
• <iterator>
• <memory>
• <stdexcept>
• <tuple>
• <utility>

地方化相關

• <locale>
• <codecvt>

字串相關

• <string>
• <regex>

串流及輸出入相關

• <fstream>
• <iomanip>
• <ios>
• <iosfwd>
• <iostream>
• <istream>
• <ostream>
• <sstream>
• <streambuf>

語言相關

• <exception>
• <limits>
• <new>
• <typeinfo>

執行緒 (thread) 相關

• <thread>
• <mutex>
• <condition_variable>
• <future>

數學相關

• <complex>
• <random>
• <valarray>
• <numeric>

以及 C 標準函數庫。

如果要好好、詳細的介紹，那可能就是一本大部頭的書了說。倒是須注意，若引入標準程式庫中的標頭檔，需要用 using 設定命名空間 (name space) ，不然就得加上命名空間與作用域運算子 (scope operator) :: ，例如下面的程式計算迴圈執行時間

001	#include <ctime>
002	#include <iostream>
003
004	int main() {
005	time_t t1 = time(NULL);
006	unsigned long i = 1000000000;
007	std::cout << i << std::endl;
008
009	while (true) {
010	if (i == 0) {
011	break;
012	}
013
014	i--;
015	}
016
017	time_t t2 = time(NULL);
018
019	std::cout << t2 - t1 << std::endl;
020
021	return 0;
022	}
023
024	/* time_test.cpp
025	Kaiching Chang
026	2014-5 */

由於 cout 與 endl 都是屬於 std 定義的名稱，如果程式中沒有用

using namespace std;

或

	using std::cout;
	using std::cin;
	using std::endl;

就得連帶 std:: 把完整名稱寫出來。

上例也引進標準程式庫中的 ctime ，用到裡頭的 time_t 型態與 time() 函數，因為 c 開頭的標準程式庫的標頭檔是從 C 語言延伸來的，由於 C 語言並沒有命名空間的概念，因此只要引進標頭檔就可直接使用裡頭定義的相關程式。

雖然 C++ 的標準程式庫提供非常豐富的資源，可是使用者介面 (user interface) 仍是沿襲 C 語言命令列 (command line) 的風格，因此我們要替 Encrypt 設計一個圖形使用者介面 (graphical user interface, GUI) 就得借助第三方程式庫 (third party library) 。所以接下來就讓我們繼續認識一下第三方程式庫 - Qt 吧！

中英文術語對照

標準程式庫	standard library
編譯器	compiler
程式庫	library
字串	string
標頭檔	header file
容器	container
執行緒	thread
命名空間	name space
作用域運算子	scope operator
使用者介面	user interface
命令列	command line
圖形使用者介面	graphical user interface, GUI
第三方程式庫	third party library

重點整理

1. 標準程式庫是依 C++ 標準隨編譯器提供的程式庫，第三方程式庫則是其他開發商提供程式庫。
2. 標準程式庫提供眾多的應用，包括容器、工具、地方資訊、字串、串流及輸出入、語言、執行緒、數學等應用。
3. 如果沒有用 using 使用標準程式庫的名稱，就要連帶用標準程式庫的命名空間及作用域運算子 std:: 。

問題與討論

1. 為什麼要有標準程式庫？不能程式的所有功能都自己開發嗎？
2. 什麼是命名空間？為什麼要用命名空間？
3. 為什麼要有第三方程式庫？除了 Qt 外還有其他的第三方程式庫嗎？

練習

1. 寫一個程式 exercise2201.cpp ，利用標準程式庫中 string 的 string 與 algorithm 的 random_shuffle() ，攪亂字串 "0123456789" 的順序。
2. 承上題，這樣攪亂後的順序都是固定的，如果要重新執行程式而有所更改的話，需要提供第三個隨機函數的參數給 random_shuffle() ，另寫一個程式 exercise2202.cpp ，利用標準程式庫中 ctime 的 time() 與 cstdlib 的 rand() 、 srand() 設計隨機函數 myrandom() 。

the end