在[上一章](https://www.yuque.com/docs/share/adb5b1e4-f3c6-46fd-ba4b-4dabce9b4f2a?# 《现代C++学习指南-类型系统》)我们探讨了C++的类型系统，并提出了从低到高，又从高到低的学习思路，本文就是一篇从高到低的学习指南，希望能提供一种新的视角。
什么是标准库
编程语言一般分为两个部分，一部分是语法部分，如上一章的类型系统，另一部分则是用这套语法完成的预定义的工具集，如本文的主题——标准库。标准库是一堆我们写代码时直接可以用的代码，就像是我们提前写好的一样，不仅如此，标准库还是跨平台的，还是经过工业级测试的，所以标准库有着靠谱，安全的特点。
C++标准库包括很多方面，有类vector、string等,有对象std::cin，std::cout等，还有函数move，copy等，所以一般按功能来对它们分类
- 容器类
- 算法类
- 智能指针
- 线程相关
- 其他
当然，这些还不是全部，标准库是在不断扩充和完善的，学习标准库的宗旨也应该是学习它们的使用场景，而不是深入用法。比如容器类中就有很多功能类似的类，不同的业务场景有不同的选择。通过对它们的了解，我们更容易写出高效，简洁的代码。
容器类
容器类就是帮助管理一组数据的类，根据实现方式的不同，分为有序列表，无序列表和映射。
有序列表中的有序是指，数据组保存在一块连续的内存区域里，可以通过插入时的索引直接定位到原数据。因为数据是按顺序存入的，所以中途假如需要删除或者新增数据，在操作位置右边的数据都需要移动，操作的代价就比较大。由此也可看出它们的优势是顺序插入和尾部修改，还有直接查找，这方面的代表就是array，vector。
array是对原始数组的封装，并且解决了传递数组变成指针这样的问题，但是缺点是它的大小是固定的，适合用在数据量已知的情况。而vector又是对array的增强，不仅能完成所有array的操作，并且大小可变，所以绝大部分情况下，选择vector都是理想的选择。
无序列表的元素是单独存储的，相互之间用指针来查找相邻元素，由于指针可以轻易修改指向的指，所以对相邻元素的修改就变得很快捷。同样的道理，查找相邻元素只能靠指针跳转，查找某个值需要从一个指针开始查找，一次跳转一条数据，直到找到目标或者没有数据为止。所以无序列表的优势是快速地删除和插入新数据，不适合查找，其代表有list，forward_list。显然，有序列表和无序列表是互补的，我们在实际项目中，应该根据数据的操作来确定选择哪种容器。
映射则融合了有序列表和无序列表的优点，既可以快速插入和删除，又可以快速查找。为了满足各种使用场景，C++提供了map，multimap，unordered_map，unordered_multimap。从名字上就能看出来它们的差别。为了直观，我直接列了一个表
| 是否排序 | 是否支持相同值 | 速度 | |
|---|---|---|---|
| unordered_map | ? | ? | ???????? |
| map | ? | ? | ???? |
| multimap | ? | ? | ?? |
| unordered_multimap | ? | ? | ?????? |
映射存储的是两个值，不同的类型实现方式不一样。由于map是需要排序的，所以通常它的实现是一种平衡二叉树，键就是它排序的依据。
而unordered_map是不需要排序的，所以它的实现通常是哈希表，即根据哈希函数的确定索引位置继而确定存储位置。
综上，容器类提供了一种操作多个同类型数据的接口，开发者通过对容器类方法的调用，可以实现对容器内数据的增删改查。大部分情况下，vector都是靠谱的选择，它提供了全功能的数据操作接口，支持动态长度，索引查询，并且简单高效。如果需要频繁地插入或者删除操作，也可以考虑list或者forward_list。map可以让数据保持有序，需要更快的速度而不是排序的话unorderer_map是更好的选择，如果相同值会出现多次就可以使用对应的multi版本。另外容器类也是很好的数据结构学习资源，C++的容器类几乎提供了数据结构中所有的形式，对数据结构越熟悉选择的容器类就越完美。
算法
之所以将算法放在容器类后面，是因为算法大部分是对容器类操作的加强，算法都定义在algorithm文件头里。这些算法都是短小精悍的，可以大大增加代码可读性，并且妥善处理了很多容易遗忘的边界问题。功能上可以分为增删改查几种操作，可以在实际有需要的时候在查看文档，具体可以参阅这里
智能指针
很早以前，我对智能指针的态度不是很好。因为刚开始学习C++时我就知道，不能单独使用指针，要把指针封装在类里，利用类的构造函数和析构函数管理指针，也就是RAII。最开始我以为这就够了,直到我遇到下面这种情况
public:
Ptr():p{ new int } {}
~Ptr() {
delete p;
}
int& get() {
return *p;
}
void set(const int value) {
*p = value;
}
private:
int* p;
};
void use(Ptr p) {
//传进来的是复制构造出来的p',函数返回后p'被销毁啦，两个指针指向的地址被回收，外面的p指针成为了野指针
}
int main() {
Ptr p;
p.set(1);
use(p); //p按值传递，调用了Ptr的复制构造函数，构造出了新对象p',它的指针和p的指针指向同一个地方
std::cout << p.get() << std::endl; //p已经被销毁了，访问p的地址非法
return 0;
}
调用use时，变量p被拷贝，也就出现了两个指针同时指向一块内存地址的情况。use函数执行完后，它的参数p被回收。也就是调用了Ptr的析构函数，也就是两个指针指向的地址被回收。所以24行调用get读取那个已经被回收了的地址就是非法操作，程序崩溃。
这可能是新手比较常遇到的一个问题，当然，解决这个问题也很简单，还用不到智能指针，只需要将函数use的参数改为引用类型就可以了，因为引用只是别名，不会产生新的指针，这也是我在类型系统篇中极力推荐引用为首选参数类型的原因之一。对于此例，数据不大，直接重写复制构造函数，重新申请一块内存也是一种思路。
此例中用到Ptr的地方只有一个，实际项目中Ptr往往需要用到很多次，我们不能保证不会出现忘记使用引用类型的情况，这种情况下重新申请内存也不适用，所以这个时候就需要智能指针来帮忙了。
现在思考另一种情况，某些操作我们不得不暴露出我们的指针供外部使用，随着业务的嵌套和调用链增加，很多时候会忘记或者不确定在什么时候调用delete释放内存。这也是用智能指针的一个场景。以上两种情况都是需要分享指针，对应智能指针中的shared_ptr。
shared_ptr顾名思义，它可以帮助开发者完成指针共享的问题，并且完美解决提前释放，不知何时释放，谁负责释放的问题。它的对应关系是一对多，一个实际的内存可以被多个shared_ptr共享
另外一种场景是我们希望自始至终某个指针某个时刻只属于一个对象，外部想要使用它要么通过拥有该指针的对象方法，要么把指针的所有权转移到自己身上，这种场景对应智能指针中的unique_p