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C++ 標準庫簡介

C++ 標準

首先需要介紹的是 C++ 本身的版本。由於 C++ 本身只是一門語言，而不同的編譯器對 C++ 的實現方法各不一致，因此需要標準化來約束編譯器的實現，使得 C++ 代碼在不同的編譯器下表現一致。C++ 自 1985 年誕生以來，一共由國際標準化組織（ISO）發佈了 5 個正式的 C++ 標準，依次為 C++98、C++03、C++11（亦稱 C++0x）、C++14（亦稱 C++1y）、C++17（亦稱 C++1z）、C++20（亦稱 C++2a）。C++ 標準草案在 open-std 網站上，最新的標準 C++23（亦稱 C++2b）仍在制定中。此外還有一些補充標準，例如 C++ TR1。

每一個版本的 C++ 標準不僅規定了 C++ 的語法、語言特性，還規定了一套 C++ 內置庫的實現規範，這個庫便是 C++ 標準庫。C++ 標準庫中包含大量常用代碼的實現，如輸入輸出、基本數據結構、內存管理、多線程支持等。掌握 C++ 標準庫是編寫更現代的 C++ 代碼必要的一步。C++ 標準庫的詳細文檔在 cppreference 網站上，文檔對標準庫中的類型函數的用法、效率、注意事項等都有介紹，請善用。

需要指出的是，不同的 OJ 平台對 C++ 版本均不相同，例如 最新的 ICPC 比賽規則 支持 C++20 標準。根據 NOI 科學委員會決議，自 2021 年 9 月 1 日起 NOI Linux 2.0 作為 NOI 系列比賽和 CSP-J/S 等活動的標準環境使用。NOI Linux 2.0 中指定的 g++ 9.3.0 默認支持標準 為 C++14，並支持 C++17 標準，可以滿足絕大部分競賽選手的需求。因此在學習 C++ 時要注意比賽支持的標準，避免在賽場上時編譯報錯。

標準模板庫（STL）

STL 即標準模板庫（Standard Template Library），是 C++ 標準庫的一部分，裏面包含了一些模板化的通用的數據結構和算法。由於其模板化的特點，它能夠兼容自定義的數據類型，避免大量的造輪子工作。NOI 和 ICPC 賽事都支持 STL 庫的使用，因此合理利用 STL 可以避免編寫無用算法，並且充分利用編譯器對模板庫優化提高效率。STL 庫的詳細介紹請參見對應的頁面：STL 容器 和 STL 算法。

什麼是造輪子

造輪子（Reinventing_the_wheel）指的是重複發明已有的算法，或者重複編寫現成優化過的代碼。造輪子通常耗時耗力，同時效果還沒有別人好。但若是為了學習或者練習，造輪子則是必要的。

Boost 庫

Boost 是除了標準庫外，另一個久副盛名的開源 C++ 工具庫，其代碼具有可移植、高質量、高性能、高可靠性等特點。Boost 中的模塊數量非常之大，功能全面，並且擁有完備的跨平台支持，因此被看作 C++ 的準標準庫。C++ 標準中的不少特性也都來自於 Boost，如智能指針、元編程、日期和時間等。儘管在 OI 中無法使用 Boost，但是 Boost 中有不少輪子可以用來驗證算法或者對拍，如 Boost.Geometry 有 R 樹的實現，Boost.Graph 有圖的相關算法，Boost.Intrusive 則提供了一套與 STL 容器用法相似的侵入式容器。有興趣的讀者可以自行在網絡搜索教程。

參考資料

  1. C++ reference
  2. C++ 參考手冊
  3. 維基百科 - C++
  4. Boost 官方網站
  5. Boost 教程網站
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