Fork me on GitHub

【转】Effective STL Note Simple Edition

ref：c437yuyang/EffectiveSTL

前言:

本书讨论的STL是指:标准容器,iostream库的一部分，函数对象和算法
(其他一些书里面通常是指:algorithm,container,iterator三大部分)

  • 不包含标准容器适配器(stack、deque、priority_queue，因为无迭代器支持)，数组(属C++语言)
  • 也不包含标准C++库的扩展，比如散列容器、单链表和多种非标准函数对象等。

术语:

  • 标准序列容器:vector,string,deque,list
  • 标准关联容器:set,multiset,map,multimap
  • 迭代器:输入、输出、前向、双向、随机
  • 仿函数类:重载了operator()的类 使用仿函数对象的地方大部分可以用真函数替代
  • bind1st和bind2nd称为绑定器

一、容器

1:仔细选择容器

  • 连续内存容器:vector,string,deque，插入、删除操作会使迭代器失效 （移动导致）
  • 基于Node的容器:list,插入、删除不会使迭代器失效

2:小心对"容器无关代码"的幻想

STL是建立在泛化的基础上的。

  • 数组泛化为容器，参数泛化所包含对象的类型。
  • 函数泛化为算法，参数泛化所用的迭代器类型。
  • 指针泛化为迭代器，参数泛化所指向的对象的类型。

不同容器是不同的，优点和缺点大不相同，不被设计成可互换的，不要去对它们做包装

  • 序列容器支持push_front、push_back，但关联容器不支持
  • 关联容器提供logN复杂度的lower_bound、upper_bound和equal_range，（N叉树）
  • 尽量用typedef来代替冗长的container<class> 以及container<class>::iterator代码,使用typedef的好处还有，换另一种容器方便(以及更换allocator等其他template参数的时候)
  • 若不想对用户暴露所使用容器的类型，则把容器进行封装，把容器类型定义在private域，只提供相应的接口给用户

3:使容器里对象的拷贝操作轻量而且正确

  • STL里的容器，所有的操作，都是基于拷贝的，插入，读取，删除(导致移动)
  • 分割问题表明派生类对象拷贝进入基类容器的时候会被砍掉派生类部分
  • 解决办法是是建立智能指针的容器，拷贝指针很快(条款7)

4:用empty()代替size()==0

事实上empty的典型实现是一个返回size是否返回0的内联函数，对所有的标准容器empty()总是常数时间(因为只检查有没有)size()不一定是常数时间(可能要遍历所有如list)

5:用区间成员函数代替单元素操作

所有insert函数,都有对应的emplace函数。

  • 给容器完全新的数据集时，应使用assign()，所有标准序列容器都有效
  • 区间是通过迭代器指定的copy都可以由区间成员函数代替,如insert
  • 连续内存序列容器：使用区间版本insert相对于单元素insert的好处:
  1. 减少函数调用开销
  2. 单元素版，把区间插入到头部的时候，反复移动元素，区间版本计算一次，移动一次
  3. 单元素版本每次insert可能多次内存分配，区间版本不会。
  4. 对于list来说，反复prev和next赋值也是开销
  5. 代码更少，程序含义更加明确,利于后期的维护

  • 所有标准容器都支持的区间成员函数

    1. 区间构造 container::container(begin,end)
    2. 区间插入 insert(position,begin,end),关联容器:insert(begin,end),用hash函数判断位置
    3. 区间删除 erase
    4. 区间赋值 assign
//使v1的内容和v2的后半段相同
vector<int> vec1 = {1,2,3,4};
vector<int> vec2 = { 5,6,7,8,9 };
//1.assign
vec1.assign(vec2.begin() + vec2.size() / 2, vec2.end());
//2.insert
vec1.clear();
vec1.insert(vec1.end(), vec2.begin() + vec2.size() / 2, vec2.end());
//3.copy(效率低，内部存在循环)
vec1.clear();
copy(vec2.begin() + vec2.size() / 2, vec2.end(), back_inserter(vec1)); 
//back_inserter创建一个vec1的插入迭代器，防止vec1本身没有分配内存，本质就是调用push_back
//4.手动单成员赋值
vec1.clear();
for (auto it=vec2.begin()+vec2.size()/2;it!=vec2.end();++it)
	vec1.push_back(*it);

6: C++里的解析方式(函数声明)

不要在参数内递临时构建对象再来传入，而是先构建，再传入。

C++11，{}初始化可以避免

ifstream dataFile("ints.dat");
list<int> data(istream_iterator<int>(dataFile), istream_iterator<int>());//函数
//list<int> 是类型，声明名为data的函数
//不要在参数内递临时构建对象再来传入，而是先构建，再传入
ifstream dataFile("ints.dat");
istream_iterator<int> dataBegin(dataFile);
istream_iterator<int> dataEnd;//不能加括号，否则又是函数声明了
list<int> data(dataBegin, dataEnd);

7: 容器里是指针的时候记得delete

当一个指针的容器被销毁时，会销毁每个元素，但new的对象不会调用delete。装std::shared_ptr。

void f(){
    vector<shared_ptr<A>> v;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) 
        v.push_back(shared_ptr<A>(new A));
    ...
} // 这里没有泄漏

8: 容器里不能装auto指针

拷贝auto_ptr所有权转移，值被置为NULL，所以禁止使用。

std::auto_ptr已经移除，替代品是std::unique_ptr。

容器里装值和智能指针 shared_ptr<A>;

9:不同类型容器的delete

// 连续内存容器（vector、deque、string）最好的删除方法是erase-remove惯用法
c.erase(remove(c.begin(), c.end(), 1963), c.end()); 

// list的成员函数直接remove更高效
c.remove(1963);
// 关联容器没有remove，方法是调用erase，只花费对数时间（序列容器为线性时间）
c.erase(1963);
// 删除bool f(int x)返回值为true的对象
c.erase(remove_if(c.begin(), c.end(), f), c.end());//序列容器 迭代器有效
c.remove_if(f); // c为list 更高效
  • 再增加问题，每次删除后要把一条消息写到日志文件中，对关联容器很简单，只要加个打印
ofstream logFile;
AssocContainer<int> c;
for (AssocContainer<int>::iterator it = c.begin(); it !=c.end();) {
  if (f(*it)) {
      logFile << "Erasing " << *it <<'\n'; //add log
      c.erase(it++); // 删除元素,关联容器，使用it++保持迭代器有效
      it = c.erase(i);//删除元素,序列容器，使用`erase`的返回值保持迭代器有效
  }
  else ++it;
}

10 注意分配器的协定和约束

如果你想要写自定义分配器，必须

  • 把分配器做成一个模板，模板参数T代表要分配内存的对象类型。
  • **提供pointer和reference的typedef**，让pointer是T*，reference是T&。
  • 不要给你的分配器对象状态，分配器不能有非静态的数据成员
  • 传给分配器的allocate成员函数需要分配的对象个数而不是字节数，函数返回T*指针（通过pointer typedef），即使还没有T对象被构造
  • 提供标准容器依赖的内嵌rebind模板

11:Allocator的使用

12:STL容器的线程安全性

1.STL里的容器保证:

(1)多个读取者同时读取是安全的(不能有写入这时候)
(2)对不同容器同时写是安全的(感觉是废话)

2.要实现线程安全,需要做到:

(1)每次调用容器的成员函数期间
(2)容器返回迭代器的有效生存期内
(3)容器的算法执行期间

构造函数里获得互斥量并在析构函数里释放，lock写容器，RAII方式。

std::mutex

二、 vector和string

13:尽量使用vector和string来代替动态数组

1.new进行分配的话，要确保(安全性)

  • (1)有delete
  • (2)delete是正确的形式
  • (3)只delete一次(所以通常delete接把指针=nullptr)

2.容器还有很多算法
3.vector和string也都是兼容C风格的遗留代码的，因为是基于数组实现的

void printArr(const int *p, int size)
vector<int> v = { 1,2,3,4,5 };
if(!v.empty())
   printArr(&v[0], v.size()); //因为vector的存储在内存中也是连续的，判断!v.empty
//printArr(v.begin(), v.size()); //错误，iterator和指针不一样,&*v.begin()可以，不推荐

4.唯一可能的问题是,string采用了引用计数,可以用vector<char>来代替

14:使用reverse来避免不必要的重新分配

resize把size改为n，n<size则尾部元素被销毁，否则重新分配，默认构造的新元素会添加到容器尾部

reserve把capacity改为n，注意，reserve只是改动空间大小，而不能直接用下标赋值

若n<capacity，

  • 对vector这个调用什么都不做，
  • 对string把容量减少为size和n中大的数，但size不变
size();// 容器已存元素个数,size大于下标，可以用下标赋值
capacity(); //容器不重新分配的情况下，最多可以存元素个数
resize(Container::size_type n); //把size 设置成n,小于n则删除元素，大于则构造元素
reserve(Container::size_type n);//把capacity的大小改为n，reverse也不能变小
if (s.size() < s.capacity()) {
    s.push_back('x'); // 不会使容器的迭代器失效
}

15:小心string实现的多样性

string对象大小可能是1到至少7倍char*指针大小，存在差别的原因，须知string可能存的数据和保存的位置

实际上每个string实现都容纳了下面的信息，不同的string实现以不同的方式把这些信息放在一起

  • 字符串的大小
  • 容纳字符串字符的内存容量
  • 这个字符串的值，即构成这个字符串的字符。
  • 一个string可能容纳它的配置器的拷贝
  • 依赖引用计数的string实现包含了这个值的引用计数

16:vector和string传递给传统的C API

  1. vector存储连续，故可用&v[0]获取首元素指针，与数组相同操作，建议if(!v.empty())避免越界
void doSomething(const int* pints, size_t numInts);
set<int> intSet; //想将set的数据当参数给doSomething
...
vector<int> v(intSet.begin(), intSet.end());//vector中转下
if (!v.empty()) //vector和数组内存分布的兼容
 doSomething(&v[0], v.size());

  1. 迭代器不是指针，不能用.begin()代替&v[0],但是可以&*v.begin()，不过&v[0]更明确

  2. string不保证连续，应该使用.c_str(),string为empty()时，.c_str()返回nullptr，而string结尾不保证有null

  3. vector传给C风格的指针操作后，可以修改内容，但是不能增加或删除，因为不会同时改变vecotr其他成员比如size和capacity

  4. string要实现从C风格初始化的话，必须先vector<char>,在把迭代器给string(x.begin(),x.end())这样来实现事实上这个方法适用于所有的容器

  5.  size_t fillString(char *pArray, size_t arraySize); //char *pArray => string
 vector<char> vc(maxNumChars);
 size_t charsWritten = fillString(&vc[0], vc.size());
 string s(vc.begin(), vc.begin()+charsWritten);

17:使用交换技巧来修正过剩容量

C++11加入了shrink_to_fit函数

vector<Contestant> v;
string s;
... // 使用v和s
    
vector<Contestant>(contestants).swap(contestants);
    
vector<Contestant>().swap(v); // 清除v并最小化容量
string().swap(s); // 清除s并最小化容量

18:避免使用vector<bool>

使用std::bitset或deque<bool>

容器必要条件，c是一个T类型对象的容器，且c支持operator[]，则满足T *p = &c[0];

1.vector<bool>不是STL容器，里面装的是bit，不满足于 bool *p = &v[0]
2.deque<bool>是STL容器，它保存真正的bool值，但是内存不连续，也不能用C风格
3.bitset不是STL容器，大小（元素数量）在编译期固定，不支持插入和删除元素，就像vector<bool>

三、 关联容器

19:相等和等价的区别

等价基于有序区间中对象值的相对位置，通常基于operator<，判断等价: !(a<b)&&!(b<a)

相等基于operator==，在类中重载时，即使两个类不完全相同也可以相等

使用的时优先使用成员函数的版本，才能保持统一
关联容器之所有使用等价而不是相等，原因在于关联容器本身还要做排序

set<string, CIStringCompare> ciss; // case-insensitive string set
ciss.insert("Persephone"); // 已添加到set中    等价
ciss.insert("persephone"); // 未添加到set中    等价
//set的find成员函数 true   operator<
if (ciss.find("persephone") != ciss.end())... // true
//算法的find函数 false     operator==
if (find(ciss.begin(), ciss.end(), "persephone") != ciss.end())... // false

20:为元素是指针的关联容器指定比较类型

struct DereferenceLess {
    template <typename PtrType>
    bool operator()(PtrType pT1, PtrType pT2) const
    {
        return *pT1 < *pT2;
    }
};

set<string*, DereferenceLess> ssp; // 行为就像set<string*, StringPtrLess>

21:关联容器（需排序）指定比较器时，相等时返回false

除非比较函数总是为相等的值返回false，否则将会打破所有的标准关联型容器，

就是不能用<=来进行比较，必须强＜才行，less_equal意思就是operator<=。

C++17移除了std::binary_function

// 对item20的StringPtrLess中的operator()结果取反实现StringPtrGreater
struct StringPtrGreater : public binary_function<const string*, const string*, bool> {
    bool operator()(const string *ps1, const string *ps2) const
    {
        return *ps2 < *ps1;
    }
};
// return !(*ps1 < *ps2);这里取反返回的是>=而不是>，因此这是一个无效的比较函数
// 需要改为 return *ps2 < *ps1;

22:set和map的键（影响排序的值）不允许被改变

C++17，可用extract修改关联容器的key

安全地改变set、multiset、map或multimap里的元素，5步骤

typedef set<Employee, IDNumberLess> EmpIDSet;
EmpIDSet se;
Employee selectedID;
...
EmpIDSet::iterator i = se.find(selectedID); // 第一步：找到要改变的元素
if (i!=se.end())
{
 Employee e(*i); // 第二步：拷贝元素
 se.erase(i++); // 第三步：删除元素，自增保持迭代器有效
 e.setTitle("Corporate Deity"); // 第四步：修改副本
 se.insert(i, e); // 第五步：插入新值，提示它的位置和原先元素的一样
}

23:考虑用有序vector替代关联容器

  • 若查找速度优先，可用散列容器
  • 标准关联容器的实现是使用平衡二叉树(对插入、删除和查找都进行了混合优化)，每个元素都会有其父指针及兄弟指针，因此最少一个元素12个字节，
  • 而vector则不用(结构变大带来的问题是页面和高速缓存方面的)，但是得自己忍受排序的价值，排序的时候又要全部拷贝
    但是排序完成后，查找速度更快，所以当你需要的结构插入和删除比较少的时候，使用有序vector是不错的选择。
  • 只有有序的容器才能使用binary_search、lower_bound、equal_range等查找算法，所以只要vector有序也可以用
  • 具体的实现则是vector里面存储pair结构，自行实现排序的算法(针对pair)
  • vector的插入和删除很昂贵，所以只有当数据结构使用的时候查找不和删除和插入混合时，使用vector代替关联容器才有意义。
typedef pair<string, int> Data;
class DataCompare { // 用于比较的类
public:
    bool operator()(const Data& lhs, const Data& rhs) const // 用于排序的比较函数
    {
        return keyLess(lhs.first, rhs.first);
    }
// 用于查找的比较函数（形式1）
    bool operator()(const Data& Ihs, const Data::first_type& k) const 
    {
        return keyLess(lhs.first, k);
    }
// 用于查找的比较函数（形式2）
    bool operator()(const Data::first_type& k, const Data& rhs) const 
    {
        return keyLess(k, rhs.first);
    }
private:
// 真正的比较函数
    bool keyLess(const Data::first_type& k1, const Data::first_type& k2) const 
    {
        return k1 < k2;
    }
};
//vector里面存储pair结构
vector<Data> vd; // 代替map<string, int>
... // 建立阶段
sort(vd.begin(), vd.end(), DataCompare()); // 结束建立阶段，模拟multimap时用stable_sort
string s; // 用于查找的值的对象
... // 开始查找阶段

// 通过binary_search查找 
if (binary_search(vd.begin(), vd.end(), s, DataCompare()))

// 通过lower_bound查找
vector<Data>::iterator i = lower_bound(vd.begin(), vd.end(), s, DataCompare()); 

if (i != vd.end() && !DataCompare()(s, *i))
pair<vector<Data>::iterator, vector<Data>::iterator> range =
    equal_range(vd.begin(), vd.end(), s, DataCompare()); // 通过equal_range查找
if (range.first != range.second)...
... // 结束查找阶段，开始重组阶段
    
sort(vd.begin(), vd.end(), DataCompare()); // 开始新的查找阶段...

24:map容器的下标[]操作和insert操作

结论:

添加用insert，更新用[],用emplace代替insert。

emplace可传参构造。

//-------------------------------添加
map<int, Widget> m;
m[1] = 1.50;
// 等价于
typedef map<int, Widget> IntWidgetMap;
pair<IntWidgetMap::iterator, bool> result 
= m.insert(IntWidgetMap::value_type(1, Widget())); //Widget() 默认构造，临时对象
result.first->second = 1.50;//赋值

//多出，默认构造，析构，赋值等3个操作
m.insert(IntWidgetMap::value_type(1, 1.50)); //值构造

//-------------------------------更新
m[k] = v; // 使用operator[] ,没有构造和析构pair和Widget
m.insert(IntWidgetMap::value_type(k, v)).first->second = v; // 使用insert

添加和更新都适用的函数，efficientAddOrUpdate

template<typename MapType, typename KeyArgType, typename ValueArgtype>
typename MapType::iterator efficientAddOrUpdate
    (MapType& m, const KeyArgType& k, const ValueArgtype& v)
{
    typename MapType::iterator Ib = m.lower_bound(k);//查找
    if(Ib != m.end() && !(m.key_comp()(k, Ib->first)))
    {
        Ib->second = v;
        return Ib;
    }
    else{
        typedef typename MapType::value_type MVT;
        return m.insert(Ib, MVT(k, v)); 
        // 把pair(k, v)添加到m并返回指向新map元素的迭代器
    }
}

efficientAddOrUpdate(m, 10, 1.5);
// 如果m已经包含键是10的元素，推断出ValueArgType是double
// 函数体直接把1.5作为double赋给与10相关的那个Widget

25:熟悉散列容器，unordered_set

  • 可改写hash函数，比较是通过相等而不是等价，因为不需要排序了
  • 但是仍然不是按照插入顺序来排序的，如果需要这种需求的话，改写一个vector实现。
  • C++11引入unordered_set、unordered_multiset、unordered_map和unordered_multimap。

四、 迭代器

C++11直接用的auto获取迭代器类型std::cbegin、std::cend

迭代器分类 属性 可用表达式
所有 拷贝构造、拷贝赋值、析构、自增 X b(a); b = a; ++a , a++
输入 ==、!= ，单次解引用为右值 a == b,a != b ，*a ，a->m
输出 解引用为左值 *a = t，*a++ = t
前向
（base输入、输出）		 默认构造，反复取引用 X a; X() ，
双向
（base前向）		 递减 --a，a--，*a--
随机访问
（base双向）		 算术运算符+和-
支持迭代器之间的不相等比较（<，>，<=和> =）
带偏移解引用运算符（[]）		 a ± n
a < b
a > b
a <= b
a >= b
a += n
a -= n
a[n]

26:尽量使用iterator而不是const_iterator或者reverse_iterator

  • const_iterator无法隐式转换到iterator，const的可以操作非const的。
  • 涉及insert和erase的一些版本要求iterator，而不能用const_iterator或reverse_iterator，故**不混用const_iterator和iterator**。

27:使用distance和advance实现去掉const_iterator的const

1.无法靠const_cast去掉const_iterator的const,本质const_iterator和iterator是完全不同类型，不只是const修饰符。
2.但vector和string内部就是typedef const T* vector<T>::iterator,故可直接转型，亲测VS不行

C++11 提供范围erase得到迭代器

typedef deque<int> IntDeque;
typedef IntDeque::iterator Iter;
typedef IntDeque::const_iterator ConstIter;
IntDeque d;
ConstIter citer;
Iter iter;
//传递给distance的两个参数类型必须相同,ConstIter
advance(iter, distance<ConstIter>(iter, citer));

//C++11 提供范围erase得到迭代器。  
template <typename Container, typename ConstIterator>
typename Container::iterator remove_constness(Container& c, ConstIterator it)
{
  return c.erase(it, it);
}

28:通过reverse_iterator转换成Iterator

vector<int> v;
v.reserve(5);
for(int i = 0；i < 5; ++ i) 
    v.push_back(i);
vecot<int>::reverse_iterator ri = find(v.rbegin(), v.rend(), 3);
//1    2    3      4     5
//         ri  ri.base()
//insert，ri指向3时，ri.base()指向4，
//若要删除ri，则删除的是ri.base()的往左一个元素
//v.erase(--ri.base());//无法编译，修改了base指针结果
v.erase((++ri).base());

29:若只需单字符输入时，考虑istreambuf_iterator

istream_iterators依靠的operator>>函数进行的是格式化输入，每次调用时要做大量工作。

它们必须建立和销毁岗哨（sentry）对象（为每个operator>>调用进行建立和清除活动的特殊的iostream对象），检查可能影响行为的流标志（比如skipws），进行全面的读取错误检查，如果遇到问题必须检查流的异常掩码决定是否抛出异常。若进行格式化输入，这些活动很重要。

ifstream inputFile("interestingData.txt");
inputFile.unset(ios::skipws); // 关闭inputFile的忽略空格标志
string fileData((istream_iterator<char>(inputFile)), istream_iterator<char>());

ifstream inputFile("interestingData.txt");
string fileData((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());

五、算法

30:确保容器的容量足够大小

1.back_inserter等inserter的使用可以确保不会出现未定义的操作.

int f(int x); // 此函数从x产生一些新值
vector<int> values;
vector<int> results;
//错误，*results.end()无对象
transform(values.begin(), values.end(), results.end(), f);//error
transform(values.begin(), values.end(), back_inserter(results), f);//正确
//覆盖现有容器元素，
if (results.size() < values.size()) 
    results.resize(values.size());
transform(values.begin(), values.end(), results.begin(), f);
//或者
results.clear();
results.reserve(values.size());
transform(values.begin(), values.end(), back_inserter(results), transmogrify);

2.插入vector或string时，预先调用reserve，移动元素的开销，但避免了多次重新分配容器问题

vector<int> values;
vector<int> results;
results.reserve(results.size() + values.size());//避免了重新分配容器
transform(values.begin(), values.end(), back_inserter(results), f);

3.任何时候，容器需增加size的时，要用inserter，deque和list才能front_insert

31:选择合适的sort

  • 需随机访问迭代器的排序: sort、stable_sort、partial_sort（有序）和nth_element（无序），只能用于vector、string、deque和array。

  • 需双向迭代器，因此可在任何标准序列迭代器上使用partition和stable_partition

  • 要对list中进行partial_sort或nth_element，必须间接完成，3种方法。

    • 把元素拷贝到一个支持随机访问迭代器的容器中再对其用算法，
    • 建立list::iterator容器，对容器使用算法，然后通过迭代器访问list元素，
    • 使用有序的迭代器容器的信息来迭代地把list的元素接合到想让它们所处的位置

    性能: partion>stable_partition>nth_element>partial_sort>sort>stable_sort

32:std:remove一定要和成员的erase联合使用(item 9)

  • std::remove无法删除元素，未改变元素顺序，采取未删除元素向前覆盖被删除（remove不知道具体容器，故需成员的erase，因此用了remove一定要erase）。
  • list.remove是整合了erase的，成员函数版完成了删除操作。
  • 关联容器叫做erase
  • 类似的还有remove_if和unique

33:避免在装有指针的容器使用remove类似的算法

1.remove会向前移动元素，就会有覆盖，覆盖了指针的话根本就没法delete了，就内存泄露了
2.解决方法是，先用一个for_each，delete掉相应的内存，或者使用Partition
其实就是正常解决方法
3.如果用的是智能指针的话，就可以直接remove_erase了

35:为STL库实现忽略大小写的比较

bool ciCharLess(char c1, char c2) // 函数对象
{
    tolower(static_cast<unsigned char>(c1)) < 
        tolower(static_cast<unsigned char>(c2));
}
bool ciStringCompare(const string& s1, const string& s2)
{
    return lexicographical_compare(s1.begin(), s1.end(),
        s2.begin(), s2.end(), ciCharLess);//函数对象,ciCharLess
}

36:copy_if在VS里面已经实现了

C++11有了std::copy_if

六、 仿函数、仿函数类、函数等

用lambda替代仿函数

38:把仿函数类设计为用于值传递

1.默认仿函数对象的传递都是基于值传递的。尽量设计可以拷贝的对象(不要有多态性质)

39:用纯函数做判断式

1.判断式就是返回bool的函数
2.纯函数是"返回值只依赖于函数参数"的函数,比如f(x,y)只依赖于x,y而不依赖于其他变量比如自己的成员变量,
也就是说每一次不同调用，只要参数相同结果就相同
3.判断式类是它的operator()是一个判断式，任何STL需要判断式的地方都可以传递判断式对象。
4.因为仿函数是值传递的，因每次拷贝后为不同的对象，故一定要纯函数做判断式，不然可能会出错。
这样一来，通常operator()都需要加上const使之成为const成员函数

class BadPredicate : public unary_function<Widget, bool> {
public:
    BadPredicate(): timesCalled(0) {}
    bool operator()(const Widget&){  //判断式，非纯函数
        return ++timesCalled == 3;
    }
private:
    size_t timesCalled;
};

vector<Widget> vw;
...
vw.erase(remove_if(vw.begin(), vw.end(), BadPredicate()), vw.end());//错误

find_if先接收了一个timesCalled为0的BadPredicate对象，find_if调用三次后对象返回true，然后才调用remove_copy_if，传p的另一个拷贝作为判断式，p的timesCalled成员仍为0。

40:使仿函数类可适配

class Widget {};
bool isInteresting(const Widget*pw){
	return true;
}
std::list<Widget*> widgetPtrs;

查找第一个感兴趣的指针

auto it = std::find_if(widgetPtrs.begin(), widgetPtrs.end(), isInteresting);

查找第一个不感兴趣的指针

it = std::find_if(widgetPtrs.begin(),widgetPtrs.end(),std::not1(
    std::ptr_fun(isInteresting)));//要这样才行,std::ptr_fun包一下

若要直接使用模板继承,帮你实现typedefs

struct IsInterestringFunctor :public std::unary_function<Widget*, bool>{
	bool operator()(Widget*pw) const { return true; }
};
struct IsInterestringFunctor2:public std::unary_function<Widget, bool>{//无const引用
	bool operator()(const Widget&w) const { return true; } 
    //就是这样用的(非指针类型都去掉了const和引用)，没有为什么。
};

41:ptr_fun,mem_fun,mem_fun_ref

C++17，移除ptr_fun，mem_fun，mem_fun_ref。

早期：

  • 使用ptr_fun传递非成员函数
  • 使用mem_fun_ref 传递对象
  • 使用mem_fun 传递指针，不能传参
for_each(v1.begin(), v1.end(), test); //#1 非成员函数
for_each(v1.begin(), v1.end(), ptr_fun(test)); //#1 非成员函数,加ptr_fun也可，定义typedef
for_each(v1.begin(), v1.end(), mem_fun_ref(&Widget::printInfo)); 
for_each(pv1.begin(), pv1.end(), mem_fun(&Widget::printInfo)); //不能传参

用lambda表达式

for_each(v1.begin(), v1.end(), [](Widget &w) {w.printInfo(); });
for_each(pv1.begin(), pv1.end(), [](Widget *pw) {pw->printInfo(); });

std::mem_fn

struct Foo {
    void display_greeting() {}
    void display_number(int i) {std::cout << i << '\n';}
    int data = 7;
};

Foo f;
auto greet = std::mem_fn(&Foo::display_greeting); //无参

greet(f);
auto print_num = std::mem_fn(&Foo::display_number);//有参
print_num(f, 42);

auto access_data = std::mem_fn(&Foo::data);       //成员变量
std::cout << "data: " << access_data(f) << '\n';

std::function

struct Foo {
    Foo(int num) : num_(num) {}
    void print_add(int i) const { std::cout << num_+i << '\n'; }
    int num_;
};
 
void print_num(int i){std::cout << i << '\n';}
struct PrintNum {
    void operator()(int i) const{std::cout << i << '\n';}
};
 
int main()
{
    // store a free function
    std::function<void(int)> f_display = print_num;
    f_display(-9);
 
    // store a lambda
    std::function<void()> f_display_42 = []() { print_num(42); };
    f_display_42();
 
    // store the result of a call to std::bind
    std::function<void()> f_display_31337 = std::bind(print_num, 31337);
    f_display_31337();
 
    // store a call to a member function
    std::function<void(const Foo&, int)> f_add_display = &Foo::print_add;
    const Foo foo(314159);
    f_add_display(foo, 1);
    f_add_display(314159, 1);
 
    // store a call to a data member accessor
    std::function<int(Foo const&)> f_num = &Foo::num_;
    std::cout << "num_: " << f_num(foo) << '\n';
 
    // store a call to a member function and object
    using std::placeholders::_1;
    std::function<void(int)> f_add_display2 = std::bind( &Foo::print_add, foo, _1 );
    f_add_display2(2);
 
    // store a call to a member function and object ptr
    std::function<void(int)> f_add_display3 = std::bind( &Foo::print_add, &foo, _1 );
    f_add_display3(3);
 
    // store a call to a function object
    std::function<void(int)> f_display_obj = PrintNum();
    f_display_obj(18);
}

42:不要改变less<T>的行为(调用operator<)

//所以最好的办法是直接用一个新的比较器类型,而不是去改变less的行为
struct MaxSpeedCompare:public std::binary_function<Widget,Widget,bool>{
	bool operator()(const Widget& _Left, const Widget& _Right) const{
		return _Left.maxSpeed() < _Right.maxSpeed();
	}
};
std::multiset<Widget, MaxSpeedCompare> set; //现在这样用即可。

仿函数类,可用lambda表达式

七、使用STL编程

43：尽量用算法代替手写循环

  • 使用算法原因：高效、正确、可维护
  • transform 针对一个区间的元素进行某种操作，转换到另一个区间

44:尽量用成员函数替代同名的std::algorithm

  • 成员函数版本更快(比如set，调用.find 对数时间,std::find()线性时间)

  • 与容器结合的更好

  • 判断元素相同，成员函数使用的是等价而不是相等。

    这一差别对map和multimap尤其明显，它们的成员函数只关心key，如count成员函数只统计key值匹配的元素数，而count算法的寻找基于相等的全部组成部分

  • list的成员函数的行为和std::版本通常都不一样

  • 算法被特化为list时（remove、remove_if、unique、sort、merge和reverse）都要拷贝对象，而list成员函数仅操作节点的指针。

  • 算法和成员函数的算法复杂度是相同。

  • list成员函数的行为和同名算法的行为经常不相同，比如list的remove、remove_if和unique成员函数真正删除了元素，不需要再调用erase。sort算法不能用于list，但list有sort成员函数。

45:find,count,binary_search,lower_bound,upper_bound,equal_range的区别

1.无序区间用find和count线性时间，有序对数时间；.count和find用相等搜索，其他的用的等价。
2.find和count检查是否存在，find()效率高，仅找第一个，但用count给关联容器比调用equal_range然后distance更快也更简单。
3.find()返回迭代器可以继续操作，count不能。
5.binary_search返回bool,只检查是否存在。equal_range返回一个区间，为找到的元素的区间，迭代器相同未找到。equal_range只用等价。

vector<Widget>::iterator i = lower_bound(vw.begin(), vw.end(), w);
if (i != vw.end() && *i == w) //真实相等，未找到情况下，返回可插入的位置

equal_range和distance

VWIterPair p = equal_range(vw.begin(), vw.end(), w);
if (p.first != p.second) ... // 找到了
auto count =distance(p.first, p.second);

删除所有比ageLimit老的timestamp

Timestamp ageLimit;
...
vt.erase(vt.begin(), lower_bound(vt.begin(), vt.end(), ageLimit));// 不含ageLimit

要删除所有至少和ageLimit一样老的timestamp

vt.erase(vt.begin(), upper_bound(vt.begin(), vt.end(), ageLimit));
目标 无序区间算法 有序区间算法 set或map的成员函数 multiset或multimap的成员函数
值是否存在 find binary_search count find
值是否存在，第一个等于Value的对象在哪里 find equal_range find find或lower_bound
第一个不在Value之前的对象在哪里 find_if lower_bound lower_bound lower_bound
第一个在Value之后的对象在哪里 find_if upper_bound upper_bound upper_bound
有多少对象等于Value count equal_range再distance count count count
等于Value的所有对象在哪里 find（迭代） equal_range equal_range equal_range

46:考虑用函数对象替代函数作为算法的参数

1.函数对象的operator()可以inline，因此调用没有开销，函数指针作为参数会抑制内联。
2.直接传递函数的话，是先传指针，再通过指针去找的函数，更慢。

47:避免写太过复杂的算法代码，尽量分步写的简单一些，考虑到后期的维护

代码的读比写更经常，所以写代码时需要考虑可读性

typedef vector<int>::iterator VecIntIter;
VecIntIter rangeBegin = find_if(v.rbegin(), v.rend(),bind2nd(greater_equal<int>(), y)).base();//find_if
v.erase(remove_if(rangeBegin, v.end(), bind2nd(less<int>(), x)), v.end());//erase and remove_if

48:总是#include适当的头文件

尽量手动去包含所需要的头文件，有利于移植性。

  • 容器几乎都在同名的头文件中，例外的是<set>声明了set和multiset，<map>声明了map和multimap
  • 所有的算法都在<algorithm>和<numeric>中声明
  • 特殊的迭代器，包括istream_iterators和istreambuf_iterators，在<iterator>中声明
  • 标准仿函数（比如less<T>）和仿函数适配器（如not1、bind2nd）在<functional>中声明

49:STL库的错误信息可能非常多，但是要学会整理，替换，最后就很简单了

string s(10);//error
errorC2664:'std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char>>::basic_string(std::initialzer_list<_Elem>,const std::allocator<char> &)' : cannot convert argument 1 from 'int' to 'const std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char>> &'

50:在const成员函数内部，类的所有非静态成员变量都会成为const的

posted @ 2020-06-23 18:38  yzhu798  阅读(296)  评论(0)    收藏  举报