Standard Template Library ( STL ) เป็นไลบรารีซอฟต์แวร์ที่ออกแบบโดยAlexander Stepanovสำหรับ ภาษาการเขียนโปรแกรม C++ซึ่งมีอิทธิพลต่อหลายส่วนของC++ Standard Libraryแม้ว่าจะไม่ได้มีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องแล้ว และส่วนใหญ่ได้ถูกรวมเข้ากับ C++ Standard Library แล้ว STL ประกอบด้วยส่วนประกอบสี่อย่างได้แก่algorithms , containers , functorsและiterators ^{[ 1 ]}

STL (Static Language Toolbringers) เป็นไลบรารีที่จัดเตรียมคลาส ทั่วไป สำหรับภาษา C++ เช่น คอนเทนเนอร์และอาร์เรย์แบบเชื่อมโยงซึ่งสามารถใช้งานร่วมกับชนิดข้อมูลพื้นฐานหรือชนิดข้อมูลที่ผู้ใช้กำหนดเองได้ โดยต้องรองรับการดำเนินการพื้นฐานบางอย่าง (เช่น การคัดลอกและการกำหนดค่า) อัลกอริทึมของ STL นั้นเป็นอิสระจากคอนเทนเนอร์ ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของไลบรารีได้อย่างมาก

STL บรรลุผลลัพธ์ผ่านการใช้เทมเพลตแนวทางนี้ให้โพลีมอร์ฟิซึมในขั้นตอนการคอมไพล์ซึ่งมักมีประสิทธิภาพมากกว่าโพลีมอร์ฟิซึมแบบดั้งเดิมในขั้นตอนการรันไทม์ คอมไพเลอร์ C++ สมัยใหม่ได้รับการปรับแต่งเพื่อลดโทษของการสร้างนามธรรมที่เกิดจากการใช้งาน STL อย่างหนัก

STL ถูกสร้างขึ้นเป็นไลบรารีแรกของอัลกอริธึมทั่วไปและโครงสร้างข้อมูลสำหรับ C++ โดยคำนึงถึงแนวคิดสี่ประการ ได้แก่การเขียนโปรแกรมทั่วไปความเป็นนามธรรมโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ โมเดลการคำนวณ ของVon Neumann ^{[ 2 ]}และความ หมายของค่า

STL และไลบรารีมาตรฐาน C++เป็นสองหน่วยงานที่แตกต่างกัน^{[ 3 ]}แม้ว่าบางครั้งส่วนต่างๆ ของไลบรารีมาตรฐาน C++ ที่ได้รับอิทธิพล/สืบทอดมาจาก STL โดยตรงจะถูกเรียกว่า "STL" ก็ตาม^{[ 4 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2536 Alexander Stepanovได้นำเสนอไลบรารีที่ใช้การเขียนโปรแกรมแบบเจเนริกให้กับ คณะกรรมการ มาตรฐาน C++ ของANSI/ISO การตอบรับของคณะกรรมการเป็นไปในทางที่ดีอย่างมาก และนำไปสู่คำขอจาก Andrew Koenigให้จัดทำข้อเสนออย่างเป็นทางการให้ทันการประชุมในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2537 คณะกรรมการมีคำขอเปลี่ยนแปลงและเพิ่มเติมหลายประการ และสมาชิกคณะกรรมการได้พบกับ Stepanov และ Meng Lee เพื่อช่วยกันกำหนดรายละเอียด ข้อกำหนดสำหรับการเพิ่มเติมที่สำคัญที่สุด ( associative containers ) จะต้องแสดงให้เห็นว่ามีความสอดคล้องกันโดยการนำไปใช้งานอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นงานที่ Stepanov มอบหมายให้David Musser เป็นผู้ดำเนินการ ข้อเสนอดังกล่าวได้รับการอนุมัติขั้นสุดท้ายในการประชุมคณะกรรมการ ANSI/ISO เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2537 ต่อมา เอกสาร Stepanov และ Lee 17 ได้ถูกรวมเข้าไว้ในร่างมาตรฐาน C++ ของ ANSI/ISO (1, บางส่วนของข้อ 17 ถึง 27)

โอกาสในการเผยแพร่ STL อย่างกว้างขวางในช่วงแรกดีขึ้นอย่างมากเมื่อฮิวเลตต์-แพคการ์ดตัดสินใจเปิดให้ใช้งานการใช้งาน STL ได้ฟรีทางอินเทอร์เน็ตในเดือนสิงหาคม 1994 การใช้งานนี้ซึ่งพัฒนาโดยสเตปานอฟ ลี และมัสเซอร์ระหว่างกระบวนการกำหนดมาตรฐาน กลายเป็นพื้นฐานของการใช้งานมากมายที่ผู้จำหน่ายคอมไพเลอร์และไลบรารีนำเสนอในปัจจุบัน

STL ประกอบด้วยคอนเทนเนอร์ ลำดับ และคอนเทนเนอร์แบบเชื่อมโยง คอนเทนเนอร์เป็นวัตถุที่ใช้จัดเก็บข้อมูลคอนเทนเนอร์ ลำดับมาตรฐาน ได้แก่vector, deque, และส่วนคอนเทนเนอร์แบบเชื่อมโยงlistมาตรฐานได้แก่, , , , , และ นอกจาก นี้ยังมีอะแดปเตอร์คอนเทนเนอร์ , , และซึ่งเป็นคอนเทนเนอร์ที่มีอินเทอร์เฟซเฉพาะ โดยใช้คอนเทนเนอร์อื่นเป็นตัวดำเนินการ setmultisetmapmultimaphash_sethash_maphash_multisethash_multimapqueuepriority_queuestack

STL มีการใช้งานตัววนซ้ำ (iterator ) อยู่ 5 ประเภท ได้แก่ตัววนซ้ำแบบรับค่าเข้า (ซึ่งใช้ได้เฉพาะในการอ่านลำดับของค่า), ตัววนซ้ำแบบส่งค่าออก (ซึ่งใช้ได้เฉพาะในการเขียนลำดับของค่า), ตัววนซ้ำแบบไปข้างหน้า (ซึ่งสามารถอ่าน เขียน และเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้), ตัววนซ้ำแบบสองทิศทาง (ซึ่งคล้ายกับตัววนซ้ำแบบไปข้างหน้า แต่สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหลังได้ด้วย) และตัววนซ้ำแบบเข้าถึงแบบสุ่ม (ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระหลายขั้นตอนในการดำเนินการครั้งเดียว)

แนวคิดพื้นฐานของ STL คือช่วง (range)ซึ่งเป็นคู่ของตัววนซ้ำ (iterator) ที่กำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการคำนวณ และเทมเพลตอัลกอริธึมส่วนใหญ่ของไลบรารีที่ทำงานกับโครงสร้างข้อมูลจะมีอินเทอร์เฟซที่ใช้ช่วง^{[ 8 ]}

เป็นไปได้ที่จะใช้ตัววนซ้ำแบบสองทิศทางเหมือนตัววนซ้ำแบบเข้าถึงแบบสุ่ม ดังนั้นการเลื่อนไปข้างหน้าสิบขั้นจึงทำได้โดยการเลื่อนไปข้างหน้าทีละขั้น รวมทั้งหมดสิบครั้ง อย่างไรก็ตาม การมีตัววนซ้ำแบบเข้าถึงแบบสุ่มที่แตกต่างกันจะให้ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น เวกเตอร์จะมีตัววนซ้ำแบบเข้าถึงแบบสุ่ม แต่ลิสต์จะมีเพียงตัววนซ้ำแบบสองทิศทางเท่านั้น

ตัววนซ้ำ (Iterator) เป็นคุณลักษณะหลักที่ทำให้ STL มีความยืดหยุ่นสูง ตัวอย่างเช่น อัลกอริทึมในการย้อนกลับลำดับสามารถนำไปใช้ได้โดยใช้ตัววนซ้ำแบบสองทิศทาง จากนั้นสามารถนำการใช้งานแบบเดียวกันนี้ไปใช้กับลิสต์ เวกเตอร์ และเดคิวได้คอนเทนเนอร์ที่ผู้ใช้สร้างขึ้นจะต้องมีตัววนซ้ำที่ใช้งานอินเทอร์เฟซตัววนซ้ำมาตรฐานหนึ่งในห้าแบบเท่านั้น และอัลกอริทึมทั้งหมดที่มีอยู่ใน STL ก็สามารถนำไปใช้กับคอนเทนเนอร์นั้นได้

ความทั่วไปนี้บางครั้งก็มีข้อเสียเช่นกัน ตัวอย่างเช่น การค้นหาในคอนเทนเนอร์แบบเชื่อมโยงเช่น แผนที่หรือเซต อาจช้ากว่ามากหากใช้ตัววนซ้ำ (iterator) เมื่อเทียบกับการเรียกใช้ฟังก์ชันสมาชิกที่คอนเทนเนอร์นั้นมีให้เอง ทั้งนี้เพราะเมธอดของคอนเทนเนอร์แบบเชื่อมโยงสามารถใช้ประโยชน์จากความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างภายใน ซึ่งเป็นสิ่งที่อัลกอริธึมที่ใช้ตัววนซ้ำไม่สามารถเข้าถึงได้

STL มีอัลกอริธึมจำนวนมากที่ใช้ในการดำเนินการต่างๆ เช่น การค้นหาและการเรียงลำดับ โดยแต่ละอัลกอริธึมจะต้องใช้ตัววนซ้ำ (iterator) ในระดับหนึ่ง (ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้กับคอนเทนเนอร์ใดๆ ที่มีอินเทอร์เฟซสำหรับตัววนซ้ำ) อัลกอริธึมการค้นหา เช่น `search` binary_searchและ `sort` lower_boundใช้การค้นหาแบบไบนารีและอัลกอริธึมการเรียงลำดับ เช่น `search` ต้องการให้ชนิดของข้อมูลต้องใช้ตัวดำเนินการเปรียบเทียบ<หรือต้องระบุฟังก์ชันเปรียบเทียบแบบกำหนดเอง โดยตัวดำเนินการเปรียบเทียบหรือฟังก์ชันเปรียบเทียบดังกล่าวต้องรับประกันลำดับแบบอ่อนที่เข้มงวดนอกจากนี้ ยังมีอัลกอริธึมสำหรับการสร้างฮีปจากช่วงขององค์ประกอบ การสร้างการเรียงสับเปลี่ยนตามลำดับตัวอักษรของช่วงขององค์ประกอบ การรวมช่วงที่เรียงลำดับแล้ว และการดำเนินการยูเนียนอินเตอร์เซกชันและ ดิฟเฟอ เรนเชียลของช่วงที่เรียงลำดับแล้ว

STL ประกอบด้วยคลาสที่โอเวอร์โหลดตัวดำเนินการเรียกฟังก์ชัน ( ) อินสแตนซ์ของคลาสดังกล่าวเรียกว่า ฟันคเตอร์ หรืออ็อบเจ็กต์ฟังก์ชัน ฟันคเตอร์อนุญาตให้กำหนดพารามิเตอร์พฤติกรรมของฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องได้ (เช่น ผ่านอาร์กิวเมนต์ที่ส่งไปยังคอนสตรัคเตอร์ ของฟันคเตอร์ ) และสามารถใช้เพื่อเก็บข้อมูลสถานะต่อฟันคเตอร์ที่เกี่ยวข้องไว้กับฟังก์ชันได้ เนื่องจากทั้งฟันคเตอร์และพอยเตอร์ฟังก์ชันสามารถเรียกใช้ได้โดยใช้ไวยากรณ์ของการเรียกฟังก์ชัน จึงสามารถใช้แทนกันได้เป็นอาร์กิวเมนต์สำหรับเทมเพลตเมื่อพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องปรากฏเฉพาะในบริบทการเรียกฟังก์ชันเท่านั้น operator()

ฟังก์ชันชนิดหนึ่งที่พบได้บ่อยคือฟังก์ชันเงื่อนไข (predicate ) ตัวอย่างเช่น อัลกอริทึม ต่างๆ เช่น find_if`sort` ใช้ ฟังก์ชันเงื่อนไขเอก ภาค (unary predicate) ที่ทำงานกับองค์ประกอบของลำดับ อัลกอริทึมต่างๆ เช่น `sort`, `partial_sort`, `nth_element` และคอนเทนเนอร์ ที่เรียงลำดับทั้งหมด ใช้ฟังก์ชันเงื่อนไข ทวิภาค (binary predicate) ที่ต้องให้ลำดับอ่อนที่เข้มงวด (strict weak ordering ) กล่าวคือ ต้องมีพฤติกรรมเหมือน การทดสอบ การเป็นสมาชิก ใน ความสัมพันธ์ทวิภาคแบบถ่ายทอด (transitive) ไม่สะท้อน (non-reflexive) และไม่สมมาตร (asymmetric ) หากไม่มีการระบุฟังก์ชันเงื่อนไขใดๆ อัลกอริทึมและคอนเทนเนอร์เหล่านี้จะใช้`less`เป็นค่าเริ่มต้น ซึ่งจะเรียกใช้ตัวดำเนินการน้อยกว่า (<)

คุณภาพการใช้งาน (Quality of Implementation หรือ QoI) ของคอมไพเลอร์ C++ มีผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถในการใช้งานของ STL (และโค้ดเทมเพลตโดยทั่วไป):

• ข้อความแสดงข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับเทมเพลตมักจะยาวมากและยากต่อการถอดรหัส ปัญหานี้ถือว่าร้ายแรงมากจนมีการพัฒนาเครื่องมือหลายอย่างขึ้นมาเพื่อลดความซับซ้อนและจัดรูปแบบข้อความแสดงข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับ STL ให้เข้าใจง่ายขึ้น
• การใช้เทมเพลตอย่างไม่ระมัดระวังอาจทำให้โค้ดบวมได้ [ ^{9 ] ปัญหา}นี้ได้รับการแก้ไขด้วยเทคนิคพิเศษภายในการใช้งาน STL (เช่น การใช้คอนเทนเนอร์ void* ภายในและเทคนิค "เทมเพลตลดน้ำหนัก" อื่นๆ) และการปรับปรุงเทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมไพเลอร์ อย่างไรก็ตาม อาการนี้คล้ายกับการคัดลอกชุดฟังก์ชันด้วยตนเองอย่างไม่รอบคอบเพื่อทำงานกับประเภทที่แตกต่างกัน ซึ่งทั้งสองอย่างสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยความระมัดระวังและเทคนิคที่ดี
• การสร้างอินสแตนซ์ของเทมเพลตอาจเพิ่มเวลาในการคอมไพล์และการใช้หน่วยความจำ โดยแลกกับการลดการตัดสินใจในขณะรันไทม์ (เช่น ผ่านฟังก์ชันเสมือน) จนกว่าเทคโนโลยีคอมไพเลอร์จะพัฒนาขึ้นมากพอ ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้เพียงบางส่วนเท่านั้น โดยการเขียนโค้ดอย่างระมัดระวัง หลีกเลี่ยงรูปแบบการเขียนโค้ดบางอย่าง และไม่ใช้เทมเพลตในกรณีที่ไม่เหมาะสม หรือในกรณีที่ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพในขณะคอมไพล์

ประเด็นอื่นๆ ได้แก่:

• การเริ่มต้นใช้งาน คอนเทนเนอร์ STL ด้วยค่าคงที่ภายในซอร์สโค้ดนั้นไม่ง่ายเหมือนกับโครงสร้างข้อมูลที่สืบทอดมาจากภาษา C (ซึ่งได้รับการแก้ไขในC++11ด้วยลิสต์ตัวเริ่มต้น )
• คอนเทนเนอร์ STL ไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นคลาสพื้นฐาน (ตัวทำลายของคอนเทนเนอร์นั้นตั้งใจให้เป็นแบบไม่เสมือน) การสืบทอดจากคอนเทนเนอร์เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อย^{[ 10 ] [ 11 ]}
• แนวคิดของตัววนซ้ำตามที่ STL นำมาใช้อาจเข้าใจยากในตอนแรก ตัวอย่างเช่น หากค่าที่ตัววนซ้ำชี้ไปถูกลบ ตัววนซ้ำนั้นก็จะไม่ถูกต้องอีกต่อไป นี่เป็นสาเหตุทั่วไปของข้อผิดพลาด การใช้งาน STL ส่วนใหญ่มีโหมดดีบักซึ่งช้ากว่า แต่สามารถระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดดังกล่าวได้หากใช้งาน ปัญหาที่คล้ายกันนี้มีอยู่ในภาษาอื่นๆ เช่นJavaมีการ เสนอให้ใช้ ช่วงเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยและยืดหยุ่นกว่าตัววนซ้ำ^{[ 12 ]}
• ^{รูปแบบการวนซ้ำบางอย่าง เช่น API การแจงนับการเรียกกลับ ไม่สามารถทำให้เข้ากับโมเดล STL ได้}หากไม่ใช้coroutines [ ^{13 ]}ซึ่งอยู่นอกมาตรฐาน C++ จนกระทั่ง C++20
• การปฏิบัติตามมาตรฐานคอมไพเลอร์ไม่ได้เป็นการรับประกันว่า อ็อบเจ็กต์ Allocatorซึ่งใช้สำหรับการจัดการหน่วยความจำสำหรับคอนเทนเนอร์จะทำงานร่วมกับพฤติกรรมที่ขึ้นอยู่กับสถานะได้ ตัวอย่างเช่น ไลบรารีแบบพกพาไม่สามารถกำหนดประเภท Allocator ที่จะดึงหน่วยความจำจากพูลต่างๆ โดยใช้อ็อบเจ็กต์ Allocator ที่แตกต่างกันของประเภทนั้นได้ (Meyers, หน้า 50) (แก้ไขในC++11 )
• ชุดอัลกอริธึมไม่สมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นcopy_ifอัลกอริธึมถูกละเว้น^{[ 14 ]}แม้ว่าจะถูกเพิ่มในC++11 แล้วก็ตาม^{[ 15 ]}

• การพัฒนา STL ดั้งเดิมโดย Stepanov และ Lee ในปี 1994 โดยHewlett-Packardปัจจุบันไม่มีการบำรุงรักษาแล้ว
  • SGI STL พัฒนาต่อยอดจากเวอร์ชันดั้งเดิมโดย Stepanov & Lee ในปี 1997 โดยSilicon Graphicsปัจจุบันไม่มีการบำรุงรักษาแล้ว
    • STLPortสร้างขึ้นบนพื้นฐานของ SGI STL
    • ไลบรารีมาตรฐาน Rogue Wave (HP, SGI, SunSoft , Siemens-Nixdorf )
    • ไลบรารีมาตรฐาน Apache C++ (จุดเริ่มต้นของไลบรารีนี้คือไลบรารีมาตรฐาน Rogue Wave เวอร์ชันปี 2005 ^{[ 16 ]} )
    • Libstdc++ใช้โค้ดที่ได้มาจาก SGI STL สำหรับอัลกอริธึมและคอนเทนเนอร์ที่กำหนดไว้ในC++ 03
• ไลบรารี Dinkum STL โดยPJ Plauger

• รายชื่อไลบรารีเทมเพลต C++
• ไลบรารี Boost C++

• เอกสารอ้างอิง C++
• เอกสารอ้างอิง C++ STLรวมถึงคุณสมบัติของ C++11
• คู่มือโปรแกรมเมอร์ STLจากSGIเดิมอยู่ที่[1] (เนื้อหาที่เลิกใช้แล้ว)
• เอกสารอ้างอิงคลาสไลบรารีมาตรฐาน C++ ของ Apache (เดิมชื่อ Rogue Wave)
• คู่มือผู้ใช้ไลบรารีมาตรฐาน C++ ของ Apache (เดิมชื่อ Rogue Wave)
• Bjarne Stroustrup กล่าวถึงการกำเนิดของ STL (หน้า 5 ส่วนที่ 3.1)
• ข้อกำหนดมาตรฐาน C++