三十分钟掌握STL

左手的ㄟ右手 2022-06-14 10:12 165阅读 0赞

对STL总是迷迷糊糊的，自己又不爱看书，现在好啦，最近VC Base上DirectUI创始人发布了STL、COM、GDIplus等系列视频教程，对我这种菜鸟来说很不错，最近项目中还正在用STL呢~

这是他们发布在土豆上的视频[http://www.tudou.com/home/uipower][http_www.tudou.com_home_uipower]

在VCBase网站上海有配套的PPT、WORD和视频，感觉有用的就去看看吧~

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 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 三十分钟掌握STL </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>这是本小人书。原名是《using stl》，不知道是谁写的。不过我倒觉得很有趣，所以化了两个晚上把它翻译出来。我没有对翻译出来的内容校验过。如果你没法在三十分钟内觉得有所收获，那么赶紧扔了它。文中我省略了很多东西。心疼那，浪费我两个晚上。 译者：kary contact:karymay@163.net <h2>STL概述</h2> STL的一个重要特点是数据结构和算法的分离。尽管这是个简单的概念，但这种分离确实使得STL变得非常通用。例如，由于STL的sort()函数是完全通用的，你可以用它来操作几乎任何数据集合，包括链表，容器和数组。 <h3>要点</h3> STL算法作为模板函数提供。为了和其他组件相区别，在本书中STL算法以后接一对圆括弧的方式表示，例如sort()。 STL另一个重要特性是它不是面向对象的。为了具有足够通用性，STL主要依赖于模板而不是封装，继承和虚函数（多态性）——OOP的三个要素。你在STL中找不到任何明显的类继承关系。这好像是一种倒退，但这正好是使得STL的组件具有广泛通用性的底层特征。另外，由于STL是基于模板，内联函数的使用使得生成的代码短小高效。 提示 确保在编译使用了STL的程序中至少要使用-O优化来保证内联扩展。STL提供了大量的模板类和函数，可以在OOP和常规编程中使用。所有的STL的大约50个算法都是完全通用的，而且不依赖于任何特定的数据类型。下面的小节说明了三个基本的STL组件： 1）&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 迭代器提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象。 2）&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 容器是一种数据结构，如list，vector，和deques ，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器。 3）&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 算法是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序，用find()来搜索一个list中的对象。函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用。 <h3>头文件</h3> 为了避免和其他头文件冲突， STL的头文件不再使用常规的.h扩展。为了包含标准的string类，迭代器和算法，用下面的指示符： #include &lt;string&gt; #include &lt;iterator&gt; #include &lt;algorithm&gt; 如果你查看STL的头文件，你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h这样的头文件。由于这些名字在各种STL实现之间都可能不同，你应该避免使用这些名字来引用这些头文件。为了确保可移植性，使用相应的没有.h后缀的文件名。表1列出了最常使用的各种容器类的头文件。该表并不完整，对于其他头文件，我将在本章和后面的两章中介绍。 表 1. STL头文件和容器类 
 <div> 
 <table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <td> #include </td> 
 <td> Container Class </td> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> &lt;deque&gt; </td> 
 <td> deque </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;list&gt; </td> 
 <td> list </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;map&gt; </td> 
 <td> map, multimap </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;queue&gt; </td> 
 <td> queue, priority_queue </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;set&gt; </td> 
 <td> set, multiset </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;stack&gt; </td> 
 <td> stack </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> &lt;vector&gt; </td> 
 <td> vector, vector&lt;bool&gt; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
 </table> 
 </div> <h3>名字空间</h3> 你的编译器可能不能识别名字空间。名字空间就好像一个信封，将标志符封装在另一个名字中。标志符只在名字空间中存在，因而避免了和其他标志符冲突。例如，可能有其他库和程序模块定义了sort()函数，为了避免和STL地sort()算法冲突，STL的sort()以及其他标志符都封装在名字空间std中。STL的sort()算法编译为std::sort()，从而避免了名字冲突。 尽管你的编译器可能没有实现名字空间，你仍然可以使用他们。为了使用STL，可以将下面的指示符插入到你的源代码文件中，典型地是在所有的#include指示符的后面： using namespace std; <h2>迭代器</h2> 迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法，并且定义了容器中对象的范围。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器不仅仅是指针，因此你不能认为他们一定具有地址值。例如，一个数组索引，也可以认为是一种迭代器。 迭代器有各种不同的创建方法。程序可能把迭代器作为一个变量创建。一个STL容器类可能为了使用一个特定类型的数据而创建一个迭代器。作为指针，必须能够使用*操作符类获取数据。你还可以使用其他数学操作符如++。典型的，++操作符用来递增迭代器，以访问容器中的下一个对象。如果迭代器到达了容器中的最后一个元素的后面，则迭代器变成past-the-end值。使用一个past-the-end值得指针来访问对象是非法的，就好像使用NULL或为初始化的指针一样。 提示 STL不保证可以从另一个迭代器来抵达一个迭代器。例如，当对一个集合中的对象排序时，如果你在不同的结构中指定了两个迭代器，第二个迭代器无法从第一个迭代器抵达，此时程序注定要失败。这是STL灵活性的一个代价。STL不保证检测毫无道理的错误。 <h3>迭代器的类型</h3> 对于STL数据结构和算法，你可以使用五种迭代器。下面简要说明了这五种类型： ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Input iterators 提供对数据的只读访问。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Output iterators 提供对数据的只写访问 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Forward iterators 提供读写操作，并能向前推进迭代器。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Bidirectional iterators提供读写操作，并能向前和向后操作。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Random access iterators提供读写操作，并能在数据中随机移动。 尽管各种不同的STL实现细节方面有所不同，还是可以将上面的迭代器想象为一种类继承关系。从这个意义上说，下面的迭代器继承自上面的迭代器。由于这种继承关系，你可以将一个Forward迭代器作为一个output或input迭代器使用。同样，如果一个算法要求是一个bidirectional 迭代器，那么只能使用该种类型和随机访问迭代器。 <h3>指针迭代器</h3> 正如下面的小程序显示的，一个指针也是一种迭代器。该程序同样显示了STL的一个主要特性——它不只是能够用于它自己的类类型，而且也能用于任何C或C++类型。<a href="http://www.csdn.net/editor/Editor.htm#Listing%201" rel="nofollow">Listing 1</a>, iterdemo.cpp, 显示了如何把指针作为迭代器用于STL的find()算法来搜索普通的数组。 表 1. iterdemo.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt;</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>#define SIZE 100</pre> <pre>int iarray[SIZE];</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> iarray[20] = 50;</pre> <pre> int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);</pre> <pre> if (ip == iarray + SIZE)</pre> <pre> cout &lt;&lt; "50 not found in array" &lt;&lt; endl;</pre> <pre> else</pre> <pre> cout &lt;&lt; *ip &lt;&lt; " found in array" &lt;&lt; endl;</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> 在引用了I/O流库和STL算法头文件（注意没有.h后缀），该程序告诉编译器使用std名字空间。使用std名字空间的这行是可选的，因为可以删除该行对于这么一个小程序来说不会导致名字冲突。 程序中定义了尺寸为SIZE的全局数组。由于是全局变量，所以运行时数组自动初始化为零。下面的语句将在索引20位置处地元素设置为50,并使用find()算法来搜索值50: <pre>iarray[20] = 50;</pre> <pre>int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);</pre> find()函数接受三个参数。头两个定义了搜索的范围。由于C和C++数组等同于指针，表达式iarray指向数组的第一个元素。而第二个参数iarray + SIZE等同于past-the-end 值，也就是数组中最后一个元素的后面位置。第三个参数是待定位的值，也就是50。find()函数返回和前两个参数相同类型的迭代器，这儿是一个指向整数的指针ip。 提示 必须记住STL使用模板。因此，STL函数自动根据它们使用的数据类型来构造。 为了判断find()是否成功，例子中测试ip和 past-the-end 值是否相等： <pre>if (ip == iarray + SIZE) ...</pre> 如果表达式为真，则表示在搜索的范围内没有指定的值。否则就是指向一个合法对象的指针，这时可以用下面的语句显示：: <pre>cout &lt;&lt; *ip &lt;&lt; " found in array" &lt;&lt; endl;</pre> 测试函数返回值和NULL是否相等是不正确的。不要象下面这样使用： <pre>int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);</pre> <pre>if (ip != NULL) ... // ??? incorrect</pre> 当使用STL函数时，只能测试ip是否和past-the-end 值是否相等。尽管在本例中ip是一个C++指针,其用法也必须符合STL迭代器的规则。 <h3>容器迭代器</h3> 尽管C++指针也是迭代器，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一样，但和将迭代器申明为指针变量不同的是，你可以使用容器类方法来获取迭代器对象。两个典型的容器类方法是begin()和end()。它们在大多数容器中表示整个容器范围。其他一些容器还使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向顺序指定对象范围。 下面的程序创建了一个矢量容器（STL的和数组等价的对象），并使用迭代器在其中搜索。该程序和前一章中的程序相同。 Listing 2. vectdemo.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt;</pre> <pre>#include &lt;vector&gt;</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>vector&lt;int&gt; intVector(100);</pre> <pre>void main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> intVector[20] = 50;</pre> <pre> vector&lt;int&gt;::iterator intIter =</pre> <pre> find(intVector.begin(), intVector.end(), 50);</pre> <pre> if (intIter != intVector.end())</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Vector contains value " &lt;&lt; *intIter &lt;&lt; endl;</pre> <pre> else</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Vector does not contain 50" &lt;&lt; endl;</pre> <pre>}</pre> 注意用下面的方法显示搜索到的数据： <pre>cout &lt;&lt; "Vector contains value " &lt;&lt; *intIter &lt;&lt; endl;</pre> <h3>常量迭代器</h3> 和指针一样，你可以给一个迭代器赋值。例如，首先申明一个迭代器： <pre>vector&lt;int&gt;::iterator first;</pre> 该语句创建了一个vector&lt;int&gt;类的迭代器。下面的语句将该迭代器设置到intVector的第一个对象，并将它指向的对象值设置为123：: <pre>first = intVector.begin();</pre> <pre>*first = 123;</pre> 这种赋值对于大多数容器类都是允许的，除了只读变量。为了防止错误赋值，可以申明迭代器为： <pre>const vector&lt;int&gt;::iterator result;</pre> <pre>result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value);</pre> <pre>if (result != intVector.end())</pre> <pre> *result = 123; // ???</pre> 警告 另一种防止数据被改变得方法是将容器申明为const类型。 『呀！在VC中测试出错,正确的含义是result成为常量而不是它指向的对象不允许改变，如同int *const p;看来这作者自己也不懂』 <h2>使用迭代器编程</h2> 你已经见到了迭代器的一些例子，现在我们将关注每种特定的迭代器如何使用。由于使用迭代器需要关于STL容器类和算法的知识，在阅读了后面的两章后你可能需要重新复习一下本章内容。 <h3>输入迭代器</h3> 输入迭代器是最普通的类型。输入迭代器至少能够使用==和!=测试是否相等；使用*来访问数据；使用++操作来递推迭代器到下一个元素或到达past-the-end 值。 为了理解迭代器和STL函数是如何使用它们的，现在来看一下find()模板函数的定义： <pre>template &lt;class InputIterator, class T&gt;</pre> <pre>InputIterator find(</pre> <pre> InputIterator first, InputIterator last, const T&amp; value) {
 </pre> <pre> while (first != last &amp;&amp; *first != value) ++first;</pre> <pre> return first;</pre> <pre> }</pre> 注意 在find()算法中，注意如果first和last指向不同的容器，该算法可能陷入死循环。 <h3>输出迭代器</h3> 输出迭代器缺省只写，通常用于将数据从一个位置拷贝到另一个位置。由于输出迭代器无法读取对象，因此你不会在任何搜索和其他算法中使用它。要想读取一个拷贝的值，必须使用另一个输入迭代器（或它的继承迭代器）。 Listing 3. outiter.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt; // Need copy()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>double darray[10] =</pre> <pre> {1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9};</pre> <pre>vector&lt;double&gt; vdouble(10);</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> vector&lt;double&gt;::iterator outputIterator = vdouble.begin();</pre> <pre> copy(darray, darray + 10, outputIterator);</pre> <pre> while (outputIterator != vdouble.end()) {
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; *outputIterator &lt;&lt; endl;</pre> <pre> outputIterator++;</pre> <pre> }</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> 注意 当使用copy()算法的时候，你必须确保目标容器有足够大的空间，或者容器本身是自动扩展的。 <h3>前推迭代器</h3> 前推迭代器能够读写数据值，并能够向前推进到下一个值。但是没法递减。replace()算法显示了前推迭代器的使用方法。 <pre>template &lt;class ForwardIterator, class T&gt;</pre> <pre>void replace (ForwardIterator first,</pre> <pre> ForwardIterator last,</pre> <pre> const T&amp; old_value,</pre> <pre> const T&amp; new_value);</pre> 使用replace()将[first,last]范围内的所有值为old_value的对象替换为new_value。: <pre>replace(vdouble.begin(), vdouble.end(), 1.5, 3.14159);</pre> <h3>双向迭代器</h3> 双向迭代器要求能够增减。如reverse()算法要求两个双向迭代器作为参数: <pre>template &lt;class BidirectionalIterator&gt;</pre> <pre>void reverse (BidirectionalIterator first,</pre> <pre> BidirectionalIterator last);</pre> 使用reverse()函数来对容器进行逆向排序: <pre>reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());</pre> <h3>随机访问迭代器</h3> 随机访问迭代器能够以任意顺序访问数据，并能用于读写数据（不是const的C++指针也是随机访问迭代器）。STL的排序和搜索函数使用随机访问迭代器。随机访问迭代器可以使用关系操作符作比较。 random_shuffle() 函数随机打乱原先的顺序。申明为： <pre>template &lt;class RandomAccessIterator&gt;</pre> <pre>void random_shuffle (RandomAccessIterator first,</pre> <pre> RandomAccessIterator last);</pre> 使用方法： <pre>random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());</pre> <h2>迭代器技术</h2> 要学会使用迭代器和容器以及算法，需要学习下面的新技术。 <h3>流和迭代器</h3> 本书的很多例子程序使用I/O流语句来读写数据。例如： <pre>int value;</pre> <pre>cout &lt;&lt; "Enter value: ";</pre> <pre>cin &gt;&gt; value;</pre> <pre>cout &lt;&lt; "You entered " &lt;&lt; value &lt;&lt; endl;</pre> 对于迭代器，有另一种方法使用流和标准函数。理解的要点是将输入/输出流作为容器看待。因此，任何接受迭代器参数的算法都可以和流一起工作。 Listing 4. outstrm.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;stdlib.h&gt; // Need random(), srandom()</pre> <pre>#include &lt;time.h&gt; // Need time()</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt; // Need sort(), copy()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; v, const char* s);</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> // Seed the random number generator</pre> <pre> srandom( time(NULL) );</pre> <pre> // Construct vector and fill with random integer values</pre> <pre> vector&lt;int&gt; collection(10);</pre> <pre> for (int i = 0; i &lt; 10; i++)</pre> <pre> collection[i] = random() % 10000;;</pre> <pre> // Display, sort, and redisplay</pre> <pre> Display(collection, "Before sorting");</pre> <pre> sort(collection.begin(), collection.end());</pre> <pre> Display(collection, "After sorting");</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> <pre>// Display label s and contents of integer vector v</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; v, const char* s)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; endl &lt;&lt; s &lt;&lt; endl;</pre> <pre> copy(v.begin(), v.end(),</pre> <pre> ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, "\t"));</pre> <pre> cout &lt;&lt; endl;</pre> <pre>}</pre> 函数Display()显示了如何使用一个输出流迭代器。下面的语句将容器中的值传输到cout输出流对象中: <pre>copy(v.begin(), v.end(),</pre> <pre> ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, "\t"));</pre> 第三个参数实例化了ostream_iterator&lt;int&gt;类型，并将它作为copy()函数的输出目标迭代器对象。“\t”字符串是作为分隔符。运行结果： <pre>$ g++ outstrm.cpp</pre> <pre>$ ./a.out</pre> <pre>Before sorting</pre> <pre>677 722 686 238 964 397 251 118 11 312</pre> <pre>After sorting</pre> <pre>11 118 238 251 312 397 677 686 722 964</pre> 这是STL神奇的一面『确实神奇』。为定义输出流迭代器，STL提供了模板类ostream_iterator。这个类的构造函数有两个参数：一个ostream对象和一个string值。因此可以象下面一样简单地创建一个迭代器对象： <pre>ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, "\n")</pre> 该迭代起可以和任何接受一个输出迭代器的函数一起使用。 <h3>插入迭代器</h3> 插入迭代器用于将值插入到容器中。它们也叫做适配器，因为它们将容器适配或转化为一个迭代器，并用于copy()这样的算法中。例如，一个程序定义了一个链表和一个矢量容器: <pre>list&lt;double&gt; dList;</pre> <pre>vector&lt;double&gt; dVector;</pre> 通过使用front_inserter迭代器对象，可以只用单个copy()语句就完成将矢量中的对象插入到链表前端的操作： <pre>copy(dVector.begin(), dVector.end(), front_inserter(dList));</pre> 三种插入迭代器如下： ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 普通插入器 将对象插入到容器任何对象的前面。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Front inserters 将对象插入到数据集的前面——例如，链表表头。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Back inserters 将对象插入到集合的尾部——例如，矢量的尾部，导致矢量容器扩展。 使用插入迭代器可能导致容器中的其他对象移动位置，因而使得现存的迭代器非法。例如，将一个对象插入到矢量容器将导致其他值移动位置以腾出空间。一般来说，插入到象链表这样的结构中更为有效，因为它们不会导致其他对象移动。 Listing 5. insert.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt;</pre> <pre>#include &lt;list&gt;</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>int iArray[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };</pre> <pre>void Display(list&lt;int&gt;&amp; v, const char* s);</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> list&lt;int&gt; iList;</pre> <pre> // Copy iArray backwards into iList</pre> <pre> copy(iArray, iArray + 5, front_inserter(iList));</pre> <pre> Display(iList, "Before find and copy");</pre> <pre> // Locate value 3 in iList</pre> <pre> list&lt;int&gt;::iterator p =</pre> <pre> find(iList.begin(), iList.end(), 3);</pre> <pre> // Copy first two iArray values to iList ahead of p</pre> <pre> copy(iArray, iArray + 2, inserter(iList, p));</pre> <pre> Display(iList, "After find and copy");</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> <pre>void Display(list&lt;int&gt;&amp; a, const char* s)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; s &lt;&lt; endl;</pre> <pre> copy(a.begin(), a.end(),</pre> <pre> ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, " "));</pre> <pre> cout &lt;&lt; endl;</pre> <pre>}</pre> 运行结果如下： <pre>$ g++ insert.cpp</pre> <pre>$ ./a.out</pre> <pre>Before find and copy</pre> <pre>5 4 3 2 1</pre> <pre>After find and copy</pre> <pre>5 4 1 2 3 2 1</pre> 可以将front_inserter替换为back_inserter试试。 如果用find()去查找在列表中不存在的值，例如99。由于这时将p设置为past-the-end 值。最后的copy()函数将iArray的值附加到链表的后部。 <h3>混合迭代器函数</h3> 在涉及到容器和算法的操作中，还有两个迭代器函数非常有用： ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; advance() 按指定的数目增减迭代器。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; distance() 返回到达一个迭代器所需（递增）操作的数目。 例如： <pre>list&lt;int&gt; iList;</pre> <pre>list&lt;int&gt;::iterator p =</pre> <pre> find(iList.begin(), iList.end(), 2);</pre> <pre>cout &lt;&lt; "before: p == " &lt;&lt; *p &lt;&lt; endl;</pre> <pre>advance(p, 2); // same as p = p + 2;</pre> <pre>cout &lt;&lt; "after : p == " &lt;&lt; *p &lt;&lt; endl;</pre> <pre>int k = 0;</pre> <pre>distance(p, iList.end(), k);</pre> <pre>cout &lt;&lt; "k == " &lt;&lt; k &lt;&lt; endl;</pre> advance()函数接受两个参数。第二个参数是向前推进的数目。对于前推迭代器，该值必须为正，而对于双向迭代器和随机访问迭代器，该值可以为负。 <pre>使用 distance()函数来返回到达另一个迭代器所需要的步骤。</pre> 注意 distance()函数是迭代的，也就是说，它递增第三个参数。因此，你必须初始化该参数。未初始化该参数几乎注定要失败。 <h2>函数和函数对象</h2> STL中，函数被称为算法，也就是说它们和标准C库函数相比，它们更为通用。STL算法通过重载operator()函数实现为模板类或模板函数。这些类用于创建函数对象，对容器中的数据进行各种各样的操作。下面的几节解释如何使用函数和函数对象。 <h3>函数和断言</h3> 经常需要对容器中的数据进行用户自定义的操作。例如，你可能希望遍历一个容器中所有对象的STL算法能够回调自己的函数。例如 <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;stdlib.h&gt; // Need random(), srandom()</pre> <pre>#include &lt;time.h&gt; // Need time()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt; // Need for_each()</pre> <pre>#define VSIZE 24 // Size of vector</pre> <pre>vector&lt;long&gt; v(VSIZE); // Vector object</pre> <pre>// Function prototypes</pre> <pre>void initialize(long &amp;ri);</pre> <pre>void show(const long &amp;ri);</pre> <pre>bool isMinus(const long &amp;ri); // Predicate function</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> srandom( time(NULL) ); // Seed random generator</pre> <pre> for_each(v.begin(), v.end(), initialize);//调用普通函数</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Vector of signed long integers" &lt;&lt; endl;</pre> <pre> for_each(v.begin(), v.end(), show);</pre> <pre> cout &lt;&lt; endl;</pre> <pre> // Use predicate function to count negative values</pre> <pre> //</pre> <pre> int count = 0;</pre> <pre> vector&lt;long&gt;::iterator p;</pre> <pre> p = find_if(v.begin(), v.end(), isMinus);//调用断言函数</pre> <pre> while (p != v.end()) {
 </pre> <pre> count++;</pre> <pre> p = find_if(p + 1, v.end(), isMinus);</pre> <pre> }</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Number of values: " &lt;&lt; VSIZE &lt;&lt; endl;</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Negative values : " &lt;&lt; count &lt;&lt; endl;</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> <pre>// Set ri to a signed integer value</pre> <pre>void initialize(long &amp;ri)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> ri = ( random() - (RAND_MAX / 2) );</pre> <pre> // ri = random();</pre> <pre>}</pre> <pre>// Display value of ri</pre> <pre>void show(const long &amp;ri)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; ri &lt;&lt; " ";</pre> <pre>}</pre> <pre>// Returns true if ri is less than 0</pre> <pre>bool isMinus(const long &amp;ri)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> return (ri &lt; 0);</pre> <pre>}</pre> 所谓断言函数，就是返回bool值的函数。 <h3>函数对象</h3> 除了给STL算法传递一个回调函数，你还可能需要传递一个类对象以便执行更复杂的操作。这样的一个对象就叫做函数对象。实际上函数对象就是一个类，但它和回调函数一样可以被回调。例如，在函数对象每次被for_each()或find_if()函数调用时可以保留统计信息。函数对象是通过重载operator()()实现的。如果TanyClass定义了opeator()(),那么就可以这么使用： <pre>TAnyClass object; // Construct object</pre> <pre>object(); // Calls TAnyClass::operator()() function</pre> <pre>for_each(v.begin(), v.end(), object);</pre> STL定义了几个函数对象。由于它们是模板，所以能够用于任何类型，包括C/C++固有的数据类型，如long。有些函数对象从名字中就可以看出它的用途，如plus()和multiplies()。类似的greater()和less-equal()用于比较两个值。 注意 有些版本的ANSI C++定义了times()函数对象，而GNU C++把它命名为multiplies()。使用时必须包含头文件&lt;functional&gt;。 一个有用的函数对象的应用是accumulate() 算法。该函数计算容器中所有值的总和。记住这样的值不一定是简单的类型，通过重载operator+()，也可以是类对象。 Listing 8. accum.cpp&nbsp; <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;numeric&gt; // Need accumulate()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>#include &lt;functional&gt; // Need multiplies() (or times())</pre> <pre>#define MAX 10</pre> <pre>vector&lt;long&gt; v(MAX); // Vector object</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> // Fill vector using conventional loop</pre> <pre> //</pre> <pre> for (int i = 0; i &lt; MAX; i++)</pre> <pre> v[i] = i + 1;</pre> <pre> // Accumulate the sum of contained values</pre> <pre> //</pre> <pre> long sum =</pre> <pre> accumulate(v.begin(), v.end(), 0);</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Sum of values == " &lt;&lt; sum &lt;&lt; endl;</pre> <pre> // Accumulate the product of contained values</pre> <pre> //</pre> <pre> long product =</pre> <pre> accumulate(v.begin(), v.end(), 1, multiplies&lt;long&gt;());//注意这行</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Product of values == " &lt;&lt; product &lt;&lt; endl;</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> 编译输出如下： <pre>$ g++ accum.cpp</pre> <pre>$ ./a.out</pre> <pre>Sum of values == 55</pre> <pre>Product of values == 3628800</pre> 『注意使用了函数对象的accumulate()的用法。accumulate() 在内部将每个容器中的对象和第三个参数作为multiplies函数对象的参数,multiplies(1,v)计算乘积。VC中的这些模板的源代码如下： &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // TEMPLATE FUNCTION accumulate template&lt;class _II, class _Ty&gt; inline &nbsp;&nbsp;&nbsp; _Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V) &nbsp;&nbsp;&nbsp; {for (; _F != _L; ++_F) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; _V = _V + *_F; &nbsp;&nbsp;&nbsp; return (_V); } &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // TEMPLATE FUNCTION accumulate WITH BINOP template&lt;class _II, class _Ty, class _Bop&gt; inline &nbsp;&nbsp;&nbsp; _Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V, _Bop _B) &nbsp;&nbsp;&nbsp; {for (; _F != _L; ++_F) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; _V = _B(_V, *_F); &nbsp;&nbsp;&nbsp; return (_V); } &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // TEMPLATE STRUCT binary_function template&lt;class _A1, class _A2, class _R&gt; &nbsp;&nbsp;&nbsp; struct binary_function { &nbsp;&nbsp;&nbsp; typedef _A1 first_argument_type; &nbsp;&nbsp;&nbsp; typedef _A2 second_argument_type; &nbsp;&nbsp;&nbsp; typedef _R result_type; &nbsp;&nbsp;&nbsp; }; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; // TEMPLATE STRUCT multiplies template&lt;class _Ty&gt; &nbsp;&nbsp;&nbsp; struct multiplies : binary_function&lt;_Ty, _Ty, _Ty&gt; { &nbsp;&nbsp;&nbsp; _Ty operator()(const _Ty&amp; _X, const _Ty&amp; _Y) const &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; {return (_X * _Y); } &nbsp;&nbsp;&nbsp; }; 引言：如果你想深入了解STL到底是怎么实现的，最好的办法是写个简单的程序，将程序中涉及到的模板源码给copy下来，稍作整理，就能看懂了。所以没有必要去买什么《STL源码剖析》之类的书籍，那些书可能反而浪费时间。』 <h3>发生器函数对象</h3> 有一类有用的函数对象是“发生器”(generator)。这类函数有自己的内存，也就是说它能够从先前的调用中记住一个值。例如随机数发生器函数。 普通的C程序员使用静态或全局变量 “记忆”上次调用的结果。但这样做的缺点是该函数无法和它的数据相分离『还有个缺点是要用TLS才能线程安全』。显然，使用类来封装一块：“内存”更安全可靠。先看一下例子： Listing 9. randfunc.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;stdlib.h&gt; // Need random(), srandom()</pre> <pre>#include &lt;time.h&gt; // Need time()</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt; // Need random_shuffle()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>#include &lt;functional&gt; // Need ptr_fun()</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>// Data to randomize</pre> <pre>int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};</pre> <pre>vector&lt;int&gt; v(iarray, iarray + 10);</pre> <pre>// Function prototypes</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; vr, const char *s);</pre> <pre>unsigned int RandInt(const unsigned int n);</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> srandom( time(NULL) ); // Seed random generator</pre> <pre> Display(v, "Before shuffle:");</pre> <pre> pointer_to_unary_function&lt;unsigned int, unsigned int&gt;</pre> <pre> ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt); // Pointer to RandInt()//注意这行</pre> <pre> random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);</pre> <pre> Display(v, "After shuffle:");</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> <pre>// Display contents of vector vr</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; vr, const char *s)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; endl &lt;&lt; s &lt;&lt; endl;</pre> <pre> copy(vr.begin(), vr.end(), ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, " "));</pre> <pre> cout &lt;&lt; endl;</pre> <pre>}</pre> <pre>// Return next random value in sequence modulo n</pre> <pre>unsigned int RandInt(const unsigned int n)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> return random() % n;</pre> <pre>}</pre> 编译运行结果如下： <pre>$ g++ randfunc.cpp</pre> <pre>$ ./a.out</pre> <pre>Before shuffle:</pre> <pre>1 2 3 4 5 6 7 8 9 10</pre> <pre>After shuffle:</pre> <pre>6 7 2 8 3 5 10 1 9 4</pre> 首先用下面的语句申明一个对象： <pre>pointer_to_unary_function&lt;unsigned int, unsigned int&gt;</pre> <pre> ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);</pre> 这儿使用STL的单目函数模板定义了一个变量ptr_RandInt，并将地址初始化到我们的函数RandInt()。单目函数接受一个参数，并返回一个值。现在random_shuffle()可以如下调用： <pre>random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);</pre> <pre>在本例子中，发生器只是简单的调用rand()函数。</pre> 关于常量引用的一点小麻烦（不翻译了，VC下将例子中的const去掉） <h3>发生器函数类对象</h3> 下面的例子说明发生器函数类对象的使用。 Listing 10. fiborand.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt; // Need random_shuffle()</pre> <pre>#include &lt;vector&gt; // Need vector</pre> <pre>#include &lt;functional&gt; // Need unary_function</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>// Data to randomize</pre> <pre>int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};</pre> <pre>vector&lt;int&gt; v(iarray, iarray + 10);</pre> <pre>// Function prototype</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; vr, const char *s);</pre> <pre>// The FiboRand template function-object class</pre> <pre>template &lt;class Arg&gt;</pre> <pre>class FiboRand : public unary_function&lt;Arg, Arg&gt; {
 </pre> <pre> int i, j;</pre> <pre> Arg sequence[18];</pre> <pre>public:</pre> <pre> FiboRand();</pre> <pre> Arg operator()(const Arg&amp; arg);</pre> <pre>};</pre> <pre>void main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> FiboRand&lt;int&gt; fibogen; // Construct generator object</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Fibonacci random number generator" &lt;&lt; endl;</pre> <pre> cout &lt;&lt; "using random_shuffle and a function object" &lt;&lt; endl;</pre> <pre> Display(v, "Before shuffle:");</pre> <pre> random_shuffle(v.begin(), v.end(), fibogen);</pre> <pre> Display(v, "After shuffle:");</pre> <pre>}</pre> <pre>// Display contents of vector vr</pre> <pre>void Display(vector&lt;int&gt;&amp; vr, const char *s)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> cout &lt;&lt; endl &lt;&lt; s &lt;&lt; endl;</pre> <pre> copy(vr.begin(), vr.end(),</pre> <pre> ostream_iterator&lt;int&gt;(cout, " "));</pre> <pre> cout &lt;&lt; endl;</pre> <pre>}</pre> <pre>// FiboRand class constructor</pre> <pre>template&lt;class Arg&gt;</pre> <pre>FiboRand&lt;Arg&gt;::FiboRand()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> sequence[17] = 1;</pre> <pre> sequence[16] = 2;</pre> <pre> for (int n = 15; n &gt; 0; n—)</pre> <pre> sequence[n] = sequence[n + 1] + sequence[n + 2];</pre> <pre> i = 17;</pre> <pre> j = 5;</pre> <pre>}</pre> <pre>// FiboRand class function operator</pre> <pre>template&lt;class Arg&gt;</pre> <pre>Arg FiboRand&lt;Arg&gt;::operator()(const Arg&amp; arg)</pre> <pre>{
 </pre> <pre> Arg k = sequence[i] + sequence[j];</pre> <pre> sequence[i] = k;</pre> <pre> i--;</pre> <pre> j--;</pre> <pre> if (i == 0) i = 17;</pre> <pre> if (j == 0) j = 17;</pre> <pre> return k % arg;</pre> <pre>}</pre> 编译运行输出如下: <pre>$ g++ fiborand.cpp</pre> <pre>$ ./a.out</pre> <pre>Fibonacci random number generator</pre> <pre>using random_shuffle and a function object</pre> <pre>Before shuffle:</pre> <pre>1 2 3 4 5 6 7 8 9 10</pre> <pre>After shuffle:</pre> <pre>6 8 5 4 3 7 10 1 9</pre> 该程序用完全不通的方法使用使用rand_shuffle。Fibonacci 发生器封装在一个类中，该类能从先前的“使用”中记忆运行结果。在本例中，类FiboRand 维护了一个数组和两个索引变量I和j。 FiboRand类继承自unary_function() 模板: <pre>template &lt;class Arg&gt;</pre> <pre>class FiboRand : public unary_function&lt;Arg, Arg&gt; {...</pre> Arg是用户自定义数据类型。该类还定以了两个成员函数，一个是构造函数，另一个是operator()（）函数，该操作符允许random_shuffle()算法象一个函数一样“调用”一个FiboRand对象。 <h3>绑定器函数对象</h3> 一个绑定器使用另一个函数对象f()和参数值V创建一个函数对象。被绑定函数对象必须为双目函数，也就是说有两个参数,A和B。STL 中的帮定器有： ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; bind1st() 创建一个函数对象，该函数对象将值V作为第一个参数A。 ·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; bind2nd()创建一个函数对象，该函数对象将值V作为第二个参数B。 举例如下： Listing 11. binder.cpp <pre>#include &lt;iostream.h&gt;</pre> <pre>#include &lt;algorithm&gt;</pre> <pre>#include &lt;functional&gt;</pre> <pre>#include &lt;list&gt;</pre> <pre>using namespace std;</pre> <pre>// Data</pre> <pre>int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};</pre> <pre>list&lt;int&gt; aList(iarray, iarray + 10);</pre> <pre>int main()</pre> <pre>{
 </pre> <pre> int k = 0;</pre> <pre> count_if(aList.begin(), aList.end(),</pre> <pre> bind1st(greater&lt;int&gt;(), 8), k);</pre> <pre> cout &lt;&lt; "Number elements &lt; 8 == " &lt;&lt; k &lt;&lt; endl;</pre> <pre> return 0;</pre> <pre>}</pre> Algorithm count_if()计算满足特定条件的元素的数目。 这是通过将一个函数对象和一个参数捆绑到为一个对象，并将该对象作为算法的第三个参数实现的。 注意这个表达式: <pre>bind1st(greater&lt;int&gt;(), 8)</pre> 该表达式将greater&lt;int&gt;()和一个参数值8捆绑为一个函数对象。由于使用了bind1st()，所以该函数相当于计算下述表达式： <pre>8 &gt; q</pre> 表达式中的q是容器中的对象。因此，完整的表达式 <pre>count_if(aList.begin(), aList.end(),</pre> <pre> bind1st(greater&lt;int&gt;(), 8), k);</pre> 计算所有小于或等于8的对象的数目。 <h3>否定函数对象</h3> 所谓否定(negator)函数对象，就是它从另一个函数对象创建而来，如果原先的函数返回真，则否定函数对象返回假。有两个否定函数对象：not1()和not2()。not1()接受单目函数对象，not2()接受双目函数对象。否定函数对象通常和帮定器一起使用。例如，上节中用bind1nd来搜索q&lt;=8的值： <pre> count_if(aList.begin(), aList.end(),</pre> <pre> bind1st(greater&lt;int&gt;(), 8), k);</pre> 如果要搜索q&gt;8的对象，则用bind2st。而现在可以这样写： <pre>start = find_if(aList.begin(), aList.end(),
 not1(bind1nd(greater&lt;int&gt;(), 6)));</pre> 你必须使用not1，因为bind1nd返回单目函数。 <h2>总结：使用标准模板库 (STL)</h2> 尽管很多程序员仍然在使用标准C函数，但是这就好像骑着毛驴寻找Mercedes一样。你当然最终也会到达目标，但是你浪费了很多时间。 尽管有时候使用标准C函数确实方便(如使用sprintf()进行格式化输出)。但是C函数不使用异常机制来报告错误，也不适合处理新的数据类型。而且标准C函数经常使用内存分配技术，没有经验的程序员很容易写出bug来。. C++标准库则提供了更为安全，更为灵活的数据集处理方式。STL最初由HP实验室的Alexander Stepanov和Meng Lee开发。最近，C++标准委员会采纳了STL，尽管在不同的实现之间仍有细节差别。 STL的最主要的两个特点：数据结构和算法的分离，非面向对象本质。访问对象是通过象指针一样的迭代器实现的；容器是象链表，矢量之类的数据结构，并按模板方式提供；算法是函数模板，用于操作容器中的数据。由于STL以模板为基础，所以能用于任何数据类型和结构。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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