Standard Template Library
la Standard Template Library (STL) è una Libreria software. Fa parte della Standard Library del linguaggio C++ e definisce Strutture dati generiche, Iteratori e Algoritmi generici.
Descrizione
La STL costituisce uno strato software ormai divenuto fondamentale per i programmatori C++, cui fornisce un set precostituito di classi comuni, come containers e array associativi, che possono essere utilizzati con qualsiasi tipo, sia primitivo che definito dall'utente, con il supporto ad alcune operazioni elementari come copia ed assegnamento.
La STL raggiunge questo risultato attraverso il massiccio utilizzo dei templates. In pratica lo standard (ISO/IEC 14882) non richiede alle software houses che sviluppano i compilatori, a differenza delle librerie standard del C e del C++, di generare una libreria con codice oggetto cui linkare i programmi che la utilizzano, ma segue un'altra via: le classi e le funzioni non sono dei "prodotti finiti", ma poco più che degli schemi; al momento dell'istanziamento di un oggetto o funzione template, tramite una sintassi particolare, possono essere specificati dei parametri (ad esempio, il tipo che deve essere contenuto in una struttura dati, o la funzione utilizzata per allocare memoria, etc.) utilizzati di volta in volta dal compilatore per generare in linea il codice finale per quell'oggetto, che quindi verrà in un secondo momento convertito in codice oggetto (binario). Questo tipo di approccio è molto potente e genera codice più efficiente di quello ottenuto attraverso il meccanismo dell'ereditarietà, anche se molto complesso, tanto da creare talvolta problemi a molti compilatori, ai quali può succedere di fallire la compilazione di costrutti validi, di produrre codice non valido, o richiedere al programmatore sforzi ulteriori (non richiesti, in teoria, dallo standard) per ottenere il risultato voluto.
La Standard Template Library è stata la prima libreria a contenere algoritmi e strutture dati generici, seguendo quattro concetti base: programmazione generica, astrattezza senza perdita di efficienza, il modello computazionale di Von Neumann, and value semantics.
Contenuti
Containers
La STL contiene containers sequenziali e associativi. Tra i containers sequenziali troviamo: vector, string e deque. I containers associativi standard sono set, multiset, map e multimap.
vector - è un tipo di array C-like (cioè consente l'accesso casuale) la capacità di ridimensionarsi automaticamente all'atto dell'inserimento o della cancellazione di un oggetto. Inserting and removing an element to/from back of the vector at the end takes constant time. Inserting and erasing at the beginning or in the middle is linear in time.
deque (double ended queue) - a vector with insertion/erase at the beginning in amortized constant time, however lacking some guarantees on iterator validity after altering the deque.
set - inserting/erasing elements in a set does not invalidate iterators pointing in the set. Provides set operations union, intersection, difference, symmetric difference and test of inclusion.
Libraries implementing STL often include hashed variants: hash_set, hash_multiset, hash_map and hash_multimap, however this extension is not part of standard and are defined in various namespaces among implementations as a result.
Iterators
The STL implements five different types of iterators. These are input iterators, output iterators, forward iterators, bidirectional iterators and random access iterators.
Functors
The STL includes classes that overload the function operator (operator()). Classes that do this are called functor classes or function classes. They are useful for keeping and retrieving state information in functions passed into other functions.
Storia
L'architettura della STL è stata creata in buona parte da Alexander Stepanov. Nel 1979 cominciò ad implementare le sue idee iniziali sulla Programmazione generica, esplorando le sue potenzialità, rivoluzionarie nel campo dello sviluppo del software. Anche se Dave Musser aveva già sviluppato precedentemente alcuni aspetti della programmazione generica nel 1971, i suoi contributi furnono limitati ad una area molto specializzata dello sviluppo software, la (computer algebra).
Stepanov riconobbe il pieno potenziale della programmazione generica e persuase i suoi allora colleghi della General Electric Research and Development (tra i quali, principalmente, Dave Musser e Deepak Kapur) che la programmazione generica should be pursued as a comprehensive basis for software development. A quei tempi non esisteva un supporto reale alla programmazione generica in nessun linguaggio di programmazione.
Il primo linguaggio di una certa importanza a dare tale supporto fu il Linguaggio di programmazione Ada, con le sue generic units. Dal 1987 Stepanov e Musser svilupparono e distribuirono una libreria Ada per il processamento di liste che racchiudeva i risultati di buona parte delle loro ricerche sulla programmazione generica. Comunque, l'Ada non ha mai avuto molta diffusione al di fuoari dell'industria della difesa e il C++ sembrava avere migliori possibilità di diffusione e di provvedere un buon supporto alla programmazione generica anche se il linguaggio era ancora relativamente immaturo (ancora non supportava i templates, aggiunti solo in un secondo momento). Un'altra ragione che ha spinto verso l'utilizzo del C++, che Stepanov riconobbe quasi subito, fu il modello computazionale del C/C++ che consente un accesso molto flessibile alla memorizzazione attraverso i puntatori, cruciale per ottenere genericità senza perdere in efficienza.
Furono necessarie molte ricerche e sperimentazioni, non solo per sviluppare i singoli componenti, ma per sviluppare un'architettura completa per una libreria di componenti basata sulla programmazione generica. Prima ai AT&T Bell Laboratories e in seguito alla Hewlett-Packard Research Labs, Stepanov sperimentò molte furmulazioni architettulare e algoritmiche, prima in C e in seguito in C++. Musser collaborò a questa ricerca e nel 1992 Meng Lee entrò a far parte del progetto di Stepanov alla HP e ne divenne uno dei principali contributor.
This work undoubtedly would have continued for some time as just a research project or at best would have resulted in an HP proprietary library if Andrew Koenig of Bell Labs had not become aware of the work and asked Stepanov to present the main ideas at a November 1993 meeting of the ANSI/ISO committee for C++ standardization. The committee's response was overwhelmingly favorable and led to a request from Koenig for a formal proposal in time for the March 1994 meeting. Despite the tremendous time pressure, Alex and Meng were able to produce a draft proposal that received preliminary approval at that meeting.
The committee had several requests for changes and extensions (some of them major), and a small group of committee members met with Stepanov and Lee to help work out the details. The requirements for the most significant extension (associative containers) had to be shown to be consistent by fully implementing them, a task Stepanov delegated to Musser. It would have been quite easy for the whole enterprise to spin out of control at this point, but again Stepanov and Lee met the challenge and produced a proposal that received final approval at the July 1994 ANSI/ISO committee meeting. (Additional details of this history can be found in an interview Alexander Stepanov gave in the March 1995 issue of Dr. Dobb's Journal.)
Subsequently, the Stepanov and Lee document 17 was incorporated into the ANSI/ISO C++ draft standard (1, parts of clauses 17 through 27). It also influenced other parts of the C++ Standard Library, such as the string facilities, and some of the previously adopted standards in those areas were revised accordingly.
In spite of STL's success with the committee, there remained the question of how STL would make its way into actual availability and use. With the STL requirements part of the publicly available draft standard, compiler vendors and independent software library vendors could have course develop their own implementations and market them as separate products or as selling points for their other wares. One of the first edition's authors, Atul Saini, was among the first to recognize the commercial potential and began exploring it as a line of business for his company, Modena Software Incorporated, even before STL had been fully accepted by the committee.
The prospects for early widespread dissemination of STL were considerably improved with Hewlett-Packard's decision to make its implementation freely available on the Internet in August 1994. This implementation, developed by Stepanov, Lee, and Musser during the standardization process, became the basis of all implementations offered by compiler and library vendors today.