C++ Essential 个人总结（三）

第三章 泛型编程风格

Standard Template Library(STL)主要由两种组件构成：一是容器（container），包括vector、list、set、map等类，另一种组件时用以操作这些容器的所谓泛型算法（generic algorithm），包括find(),sort(),replace(),merge()等。
容器分为顺序性容器（sequential container）—— 按照顺序依次进行操作，多用到迭代（iterate）和关联性容器（associative container）—— 可快速查找容器中的元素值。
map类型为一对对的 key/value 组合，key用于查找，value用来表示要存储或取出的数据。set类型仅含key，用于判断某值是否存在其中。
泛型算法：与操作的元素类型无关的算法，主要通过 function template 技术，达到与操作对象类型相互独立的目的，其诀窍是通过一对iterator（first和last）,标示着要进行迭代的元素范围。

3.1 指针的算术运算

可处理任何定义了equality（相等）运算分类型的find函数

代码

template <typename elemType>
	elemType* find(const vector<elemType> &vec, const elemType &value)
	{
		for(int ix=0;ix<vec.size();ix++)
			if(vec[ix] == value)
				return &vec[ix];
		return 0;
	}

---- 数组传递给函数，或是由函数返回，仅有第一个元素的地址被传递。 举例：`int min(int *array){...}` 。*min* 函数可接受任意大小的数组，但不知道array大小，针对此问题，可有以下两种解决办法 * 解法一：增加一个参数，表示array的大小 `template elemType* find(const elemType *array,int size,const elemType &value);` + 解法二：传入另一个地址，指示array读取操作的终点(将此值称为“标兵”) `template elemType* find(const elemType *array, const elemType *sentinel，const elemType &value);` 传入的第二个地址标示出数组最后一个元素的的下一个地址，不可以对该地址进行读取或写入操作，仅仅拿该地址和其它地址进行比较就没有问题。 在对vecotr容器进行操作时，**需要检测vector是否是空的**。 ``` vector svec; //存储string地vector if(!svec.empty()) //当不是空的就可以调用find函数了 ``` ### 容器list list元素以一组指针相互链接（linked）：前向（forward）指针指向下一个（next）元素，后向（backword）指针指向上一个（preceding）元素。 由于list地所有元素宾补储存在连续的内存空间里，所以底层指针的工作方式和vector、array不同，但通过进一步扩展和抽象，可以使得find()函数也支持list,即Iterator ## 3.2 泛型指针（Iterater） 设计一组iterator class，使得可以使用“和指针相同的语法”进行程序编写，需要设计iterator class的deference（提领，*）、inequity（不等，！=）、increment（递增，++），由类内的inline函数提供。其实现效果为：对list iterator而言，其递增函数会沿着list的指针前进到下一个元素，对vector iterator，递增函数是增加地址值来前进到下一个元素。 + 如何取得iterator 每个标准容器提供begin（），end（）操作函数，分别提供指向第一个元素、最后一个元素的下一位置的iterator。 iterator定义应提供的信息： + 1、迭代容器的类型（vector，list)，这决定了访问下一个元素的方式 + 2、iterator 所指的元素类型，决定iterator提领操作的返回值 标准库提供的iterator语法： ``` vector svec; //iter 指向一个vector，vector元素类型为string //iter初始值为第一个元素 vector::iterator iter = svec.begin(); ``` PS：双冒号（：：）表示iterator是*string* vector定义内的嵌套类型。 对于const vector，使用const_iterator 进行遍历操作，const_iterator只允许读取vector的元素，但不允许任何写入操作 ``` const vector cs_vec; vector::const_iterator iter = cs_vec.begin(); cout<<*iter<size()<

find函数重新实现

template <typename IteratorType, typename elemType>
	IteratorType find(IteratorType first, IteratorType last, const elemType &value)
	{
		for(;first !=last;++first)
			if(*first == value)
				return first;
		return last;
	}
int main()
{
const int asize =8;
int ia[asize]={1,1,2,3,5,8,13,21};
//以ia的8个元素作为list和vector的初值
vector<int> ivec(ia,ia+asize);
list<int> ilist(ia,ia+asize);

int *pia = find(ia,ia+asize,1024);
if(ia!=ia+asize) //找到了

vector<int>::iterator it;
it=find(ivec.begin(),ivec.end(),,1024);
if(it!=ivec.end())

list<int>::iterator iter;
iter=find(ilist.begin(),ilist.end(),,1024);
if(iter!=ilist.end())

}

重新实现的find()函数使用了底部元素所属类型的equality（相等）运算符，如果底部元素未定义该运算符，则会出错，解决办法：

• 传入函数指针，取代原本的相等运算符
• 使用function object（特殊的class），在第四章有相关实现
  泛型算法列表
• 搜索算法：
• 排序（sorting）及次序(ordering)整理算法：
• 复制、删除、替换算法：
• 关系算法：
• 生成与质变算法：
• 数值算法：
• 集合算法：

3.3 所有容器共同操作

容器类的（以及string类）的共通操作：

• equality(==)和inequality（！=）运算符，返回true或false
• assignment(=),将某个容器复制给另一个容器
• empty（）会在容无任何元素时返回true，否则返回false
• size() 返回容器目前持有的元素个数
• clear() 删除所有元素
  每个容器都提供begin()、end()、insert()、erase()操作：

3.4 使用顺序性容器

三种顺序性容器：vector、list、deque
list是以双向链接来存储内容，每个元素包含value,back指针（指向前一个），front指针（指向下一个），在list任意位置插入
deque是
使用顺序性容器方法
包含相应的头文件

#include <vector>
#include <list>
#include <deque>
//产生顺序性容器的方法
list<string> slist;      // 产生空的容器
vector<int> ivec(32);    //产生特定大小容器，每个元素以其默认值为初值
list<string> slist(16,"unassigned");
int ia[8]={1,1,2,3,5,8,13,21};
vector<int> fib(ia,ia+8); //通过一对iterator产生容器，iterator标示初值元素的范围
list<string> slist; //空容器
//填充slist
list<string> slist2(slist); //根据某个容器产生新容器，复制容器内的元素，作为新容器初值

PS:push_back()和pop_back()允许在容器末尾进行插入和删除操作。除此之外，list和deque（不包括vector）还提供了push_front()和pop_front(),pop_back()、pop_front()不会返回被删除的元素值，如果要读取最前端/后端元素，使用front()/back()
其他变形操作：

• iterator insert（iterator position，elemType value）;
• void insert(iterator position, int count, elemType value);
• void insert(iterator1 position, iterator2 first, iterator2 last);
• iterator insert(iterator position)

3.5 使用泛型算法

使用泛型算法，首先需要包含头文件
#include <algorithm>
常用的算法可参考附录B

3.6 如何设计一个泛型算法

function object: 某种class实例对象，这类class对function call运算符做了重载操作，于是可以使function object当作一般函数使用。
标准库有定义一部分function object，分为算术运算，关系运算和逻辑运算三大类，使用需要包含头文件
#include <functional>
function object adapter:为了调整function object使得更好地应用于函数，包含：
binder adapter(绑定适配器)：将function object地参数绑定至特定值，使得二元运算符变为一元运算符，标准库提供了bind1st(function object, value)、bind2nd(function object, value)
negator:对function object的真伪值取反，not1可对一元的function object取反，not2可对二元的取反。

3.7 使用map

map是key/value对，字典是map的一种实例。使用map，需包含头文件

map使用例子

#include <map>
#include <string>
map<string,int> words; //定义一个map对象
words["vermeer"]=1;    //输入一个key/value对
//字数统计工作
string tword;
while(cin>>tword)
      words[tword]++: //会取出相应的value，如果没有就创建，获得默认值0，再加一
map<string,int>::iterator it=words.begin();
for(;it!=words.end();++it)
      cout<<"key:"<<it->first //map对象有两个特殊的member：first和second，分别对应key和value
            <<"value:"<<it->second <<endl;  

**查询map中是否存在某个key：

• 将key当作索引使用，但是如果找的key不存在，key会被自动加入该map中，value被赋值所属类型对应默认值；
• 利用map的find（）函数，将key传入find()并调用

//查找为words.find("vermeer")
int count=0;
map<string,int>::iterator it;
it=words.find("vermeer");
if(it!=words.end())
      count=it->second;

key在其中，则返回指向key/value对的iterator，否则返回end();

• 利用map的count()函数，count()会返回某特定项在map中的个数

3.8 使用set

Set由一群key组合而成，查询某值是否在集合内，用set

#include <set>
#include <string>
set<string> word_exclusion; //定义一个排除字眼的set 

对任何key值，set只存储一份（存储多份相同的key值，需要multiset），set元素根据所属类型默认的从小到大顺序排列。

3.9 如何使用Iterator Inserter

为了解决目的端容器大小不确定的问题，标准库提供了三个 insert adaption，来避免使用容器的assignment运算符

• back_inserter(),使用back_push函数取代assignment运算符，其参数为目的端容器本身

vector<int> result_vec;
unique_copy(ivec.begin(),ivec.end(),back_inserter(result_vec));

• inserter(),使用insert()函数取代assignment运算符,其参数为容器和iterator(
• front—inserter以容器的push_front()函数取代assignment运算符，只适用于list和deque
  这些adapter不能用才array上，因array不支持元素的插入操作

3.10 如何使用iostream Iterator

标准库定义有供输入输出使用的iostream iterator类，成为istream_iterator、ostream_iterator，分别支持单一类型的元素的读取和写入，需包含头文件
#include <iterator>
利用istream_iterator从标准输入设备读取字符串，需要设定一对iterator：

istream_iterator<string> is(cin);    //将is绑顶至标准输入设备，作为first iterator  
istream_iterator<string> eof;        //在定义istream_iterator时不为其指定对象，便代表了end-of-file

ostream_iterator 标示字符串元素到标准输出
ostream_iterator<string> os(cout," ")
第二个参数可以是C-style字符串，也可以是字符串常量，表示输出时各个元素的分隔符。
当希望从文件中读取和写入时，将istream_iterator绑定到ifstream对象，将ostream_iterator绑定到ofstream对象

ifstream in_file("input_file.txt");
ofstream out_file("output_file.txt");
istream_iterator<string> is(in_file);
ostream_iterator<string> os(out_file," ");