설명

Standard Template Library란 C++에서 제공하는 표준 템플릿 라이브러리로 C++ template을 이용해 Generic(일반화: 타입에 무관한)한 프로그래밍이 가능합니다.

STL 구성요소

STL은 Container(컨테이너, 자료구조) Class, Iterator(반복자), Algorithm(알고리즘) 그리고 Function Object(함수자)라고 불리는 네 가지의 구성요소로 구성되어 있습니다.

컨테이너

컨테이너는 객체 또는 데이터를 담는 컬렉션 또는 자료구조로 크게 순차 컨테이너, 연관 컨테이너, 비정렬 연관 컨테이너, 컨테이너 어댑터로 나눠집니다.

• 순차(시퀀스) 컨테이너
  → 특별한 규칙이 없는 컨테이너, 순서가 있는 선형구조

  • array : 배열
  • vector : 동적 배열
  • deque : 양방향 큐
  • list : 양방향 리스트
  • forward_list(C++11) : 단방향 리스트

• 연관 컨테이너
  → 특정 규칙에 의해 정렬되는 컨테이너, 순서가 없는 비선형 구조

  • set : 정렬된 유일 Key 집합
  • map : 정렬된 유일 Key와 Value 집합
  • multiset : 정렬된 중복허용 Key 집합
  • multimap : 정렬된 중복허용 Key와 Value의 집합

• 비정렬 연관 컨테이너

  • unorder_set(C++11) : 유일 Key 해시
  • unorder_map(C++11) : 유일 Key와 Value의 해시
  • unorder_multiset(C++11) : 중복허용 Key 해시
  • unorder_multimap(C++11) : 중복허용 Key와 Value의 해시

• 컨테이너 어댑터
  → 간결함과 명료성을 위해 인터페이스를 제한한 컨테이너, 반복자를 지원하지 않아 STL 알고리즘을 사용할 수 없다.

  • stack : 스택
  • queue : 큐
  • priority_queue : 우선순위큐

순차 컨테이너의 경우 요소가 언제 삽입되는지에 따라 배열안에서 요소의 순서가 결정된다. 즉, 연속되게 저장되는 배열과 같은 구조입니다. 하지만 특이하게 list는 다음 요소의 주소를 가리키는 노드구조를 가지고 있습니다.

연관 컨테이너는 어느 기준에 따라 자동으로 정렬하는 컨테이너 입니다. 따라서 순서가 없고 기준에 따라 다음 요소의 메모리 주소를 가리키는 노드구조입니다.

반복자

반복자는 포인터의 개념을 품은(또는 비슷한) 객체로 컨테이너에 저장된 요소를 반복적으로 순회하여 요소를 가리키고, 그 요소에 접근해 다음 요소를 가리키게합니다. 즉, 요소의 타입에 상관없이 독립적으로 요소를 순회하는 과정을 수행할 수 있습니다.

반복자는 다음과 같은 특징을 가집니다.

• 컨테이너 내부의 객체에 접근할 수 있어야 한다.
  → 참조 연산자(*)가 정의되어 포인터처럼 객체에 접근한다.
• 반복자는 다음 객체로 이동하고 컨테이너의모든 객체를 순회할 수 있어야 한다.
  → 증가 연산자(++)가 정의되어 포인터 변수처럼 증감 연산자로 다음 요소로 순회한다.
• 반복자의 위치를 판단할 수 있어야 한다.
  → =, ==, !=와 같은 반복자간의 대입, 비교 연산자가 정의되어 있어 반복자의 위치를 파악할 수 있어야 한다.

반복자는 다음과 같은 5가지로 구성되어있습니다.

• 입력 반복자(input iterator)
  → 현재 위치의 객체의 값을 읽어 오는 반복자로, 증가 연산자를 사용하여 순방향으로만 이동할 수 있다.
• 출력 반복자(output iterator)
  → 현재 위치의 객체의 값을 변경할 수 있는 반복자로, 증가 연산자를 사용하여 순방향으로만 이동할 수 있다.
• 순방향 반복자(forward iterator)
  → 입력, 출력 반복자의 기능을 모두 가진 반복자로, 순방향으로 이동이 가능하며 재할당이 가능하다.
• 양방향 반복자(bidirectional iterator)
  → 순방향 반복자 기능에 역방향으로 이동(--)이 가능한 반복자이다.
• 임의 접근 반복자(random access iterator)
  → 양방향 반복자 기능과 []를 사용해 임의의 요소에 접근이 가능한 반복자로 모든 컨테이너는 양방향 반복자와 임의 접근 반복자를 지원한다.

알고리즘

STL에서 제공하는 알고리즘은 검색이나 정렬같은 활동을 수행하는 것으로 대부분은 반복자의 특정한 수준을 요구합니다. 알고리즘은 다음과 같은 4가지로 구성되어 있습니다.

• 읽기 알고리즘
  → 컨테이너를 변경하지 않으며, 컨테이너의 지정된 범위에서 특정 데이터를 읽기만 하는 알고리즘, algorithm 헤더에 정의되어 있다.
• 변경 알고리즘
  → 컨테이너를 변경하지 않으며, 컨테이너의 지정된 범위에서 요소의 값만을 변경할 수 있는 알고리즘, algorithm 헤더에 정의되어 있다.
• 정렬 알고리즘
  → 컨테이너의 지정된 범위의 요소들을 정렬되도록 컨테이너를 변경하는 알고리즘, algorithm 헤더에 정의되어 있다.
• 수치 알고리즘
  → STL에 직접 속하지 않고 C++라이브러리로 분류되는 알고리즘으로 수치적 해석을 위해 사용, numeric 헤더에 정의되어 있다.

함수자

STL은 함수 호출 연산자(operator())를 오버로드하는 클래스들을 포함합니다. 이러한 클래스들의 인스턴스들은 함수자 또는 함수 객체라고 불립니다. 함수자들은 연관된 함수가 파라미터화되는 행동을 허용하고 (예를 들어 함수자의 생성자로 넘겨지는 인자를 통해서) 연관된 per-functor 상태를 함수와 함께 사용될 수 있게 유지합니다. 함수자와 함수 포인터 모두 함수 호출의 문법을 사용해서 유발될 수 있기 때문에, 이것들은 상응하는 파라미터가 오직 함수 호출 문맥에서만 보일 때 인자로서 교체될 수 있습니다.

참고 자료

cppreference
VisualC++ Docs
cpluscplus - stl
cpluscplus - iterator
위키백과
나무위키
BlockDMask
소년코딩