Стандартная библиотека C++

Overview

Зачем использовать стандартную библиотеку

Стандартная библиотека C++ закрывает большую часть повседневных задач: хранение данных, сортировку, поиск, работу со строками, временем, файлами, потоками и ресурсами. В современном C++ код обычно строится вокруг стандартных типов владения и контейнеров, а не вокруг ручного управления памятью.

Containers

Контейнеры

Контейнеры стандартной библиотеки управляют хранением элементов, выделением памяти и базовыми операциями вставки, удаления и доступа. Выбор контейнера влияет на сложность операций, locality данных, стабильность ссылок и итераторов.

Algorithms

Алгоритмы

Заголовок <algorithm> содержит обобщённые алгоритмы, которые работают с диапазонами через итераторы. Они позволяют отделить логику обработки данных от конкретного контейнера.

#include <algorithm>
#include <vector>

std::vector<int> values{5, 1, 9, 2, 7};

std::sort(values.begin(), values.end());

auto it = std::lower_bound(values.begin(), values.end(), 7);
bool found = it != values.end() && *it == 7;

Iterators

Итераторы и диапазоны

Итератор — объект, который указывает на элемент диапазона и позволяет переходить к другим элементам. Алгоритмы стандартной библиотеки обычно принимают пару итераторов: начало и конец диапазона.

Strings

Строки

std::string хранит последовательность символов и управляет памятью автоматически. Для передачи строки без владения часто используют std::string_view, если вызываемый код не должен продлевать время жизни данных.

#include <string>
#include <string_view>

bool starts_with_prefix(std::string_view text, std::string_view prefix) {
    return text.starts_with(prefix);
}

std::string make_message(int code) {
    return "status code: " + std::to_string(code);
}

Memory

Память и владение

Современный C++ выражает владение ресурсами через объекты. Для динамических объектов используются умные указатели, а для массивов и буферов — контейнеры. Это уменьшает количество ручного освобождения памяти и делает API понятнее.

Utilities

Утилиты общего назначения

Утилитные типы помогают явно описывать состояние API: значение может отсутствовать, результат может быть одним из нескольких типов, функция может возвращать пару значений, а объект может быть перемещён.

I/O

Ввод-вывод

Библиотека ввода-вывода C++ построена вокруг потоков. Файловые потоки управляют дескрипторами через RAII: файл закрывается при уничтожении объекта потока.

#include <fstream>
#include <string>

std::string read_first_line(const char* path) {
    std::ifstream file(path);

    std::string line;
    std::getline(file, line);

    return line;
}

Time & filesystem

Время и файловая система

<chrono> предоставляет типобезопасную работу со временем, длительностями и часами. <filesystem> позволяет переносимо работать с путями, директориями, статусом файлов и обходом дерева каталогов.

#include <chrono>
#include <filesystem>

namespace fs = std::filesystem;

bool is_regular_non_empty_file(const fs::path& path) {
    return fs::is_regular_file(path) && fs::file_size(path) > 0;
}

auto now = std::chrono::steady_clock::now();

Concurrency

Потоки и синхронизация

Стандартная библиотека содержит базовые средства многопоточности: потоки, mutex, lock-объекты, condition variables, futures и атомарные операции. В многопоточном коде особенно важно избегать гонок данных.

Examples

Небольшие примеры

#include <string>
#include <string_view>
#include <unordered_map>
#include <vector>

std::unordered_map<std::string, int>
count_words(const std::vector<std::string>& words) {
    std::unordered_map<std::string, int> result;

    for (std::string_view word : words) {
        ++result[std::string(word)];
    }

    return result;
}

#include <algorithm>
#include <vector>

std::vector<int> only_positive(std::vector<int> values) {
    auto new_end = std::remove_if(
        values.begin(),
        values.end(),
        [](int x) { return x <= 0; }
    );

    values.erase(new_end, values.end());
    return values;
}