CPP笔记_泛型编程简单总结
本篇是基于《Essential C++》第三章泛型编程风格的一个简单总结
1 Iterator
vector<string>::iterator 表明此iterator是位于string vector定义内的一个嵌套类型;
vector<string>::const_iterator 只容许我们读取vector内的元素,但不容许任何写入操作;
2 容器
所有容器都支持的操作有:
- “==”和“!=”操作符,返回true或者false
- assignment(=)运算符,将一个容器复制给另一个容器。这是深度复制,而不是简单的引用。比如vector<int> ori; ori.insert(1); vector<int> copied = ori; ori.clear(); cout<<ori.size()<<" "<<copied.size(); 那么将输出“0 1”
- empty():当容器内无任何元素时返回true,否则false
- size():返回容器内目前持有的元素个数
- clear():删除所有元素
- begin():返回一个指向容器内第一个元素的iterator
- end():返回一个指向容器内最后一个元素的下一个位置的iterator
- insert():将单一或者某个范围内的元素插入容器内
- erase():将容器内的单一元素或者某个范围内的元素删除
容器 |
Vector |
list |
Deque |
存储方式 |
连续内存 |
双向链接 |
连续内存 |
插入/删除 |
对末端的插入和删除效率很高,而对非末端的插入删除则由于需要大量复制而效率很低 |
对任意位置的插入删除都效率高 |
对头、尾的插入删除都效率高 |
随机读取 |
高 |
低 |
高 |
支持操作 |
push_back() pop_back() |
push_back() pop_back() push_front() pop_front() |
push_back() pop_back() push_front() pop_front() |
Pop操作并不返回删除的元素,要获取对应的元素,可以分别调用back(), front() |
3 Function Object
技术背景:在定义一些泛型函数时,可能需要使用者传入一些比如less_than这样的函数指针,例如:
//一个小于比较器
bool less_than(int v1, int v2)
{
return v1 < v2 ? ture : flase;
} //用来从原vec中过滤基于pred比较结果的数。pred即为使用这需要传入的指明比较意义的函数指针。
vector<int> vec_filter(const vector<int> &vec, const int threshold, bool (*pred) (int, int))
{
vector<int> result;
for (int i = ; i < vec.size(); ++i)
{
if(pred(vec[i], threshold))
{
result.push_back(vec[i]);
}
}
return result;
}
我在使用vec_filter(vec, 100, less_than)的时候,就会得到一个把原vec中所有小于100的数的提取出来的result。但是这样的话,效率不高,因为在vec_filter的if判断中是通过函数指针来调用函数的。要是能使用inline就好了。function object就是为了这个而设计出来的。使用function object就可以让这个调用成为inline调用,提高效率。
为了使用function object,应该包含头文件#include<functional>,在标准库中定义了一组function object,包括算术运算、关系运算和逻辑运算三个类别:
- 六个算术运算:plus<type>, minus<type>, negate<type>, multiplies<type>, divides<type>, modules<type>
- 六个关系运算:less<type>, less_equal<type>, greater<type>, greater_equal<type>, equal_to<type>, not_equal_to<type>
- 三个逻辑运算:logical_and<type>, logical_or<type>, logical_not<type>
sample代码:
//一个小于比较器
bool less_than(int v1, int v2)
{
return v1 < v2 ? true : false;
} //用来从原vec中过滤基于pred比较结果的数。pred即为使用这需要传入的指明比较意义的函数指针。
template<typename Comp>
vector<int> vec_filter(const vector<int> &vec, const int threshold, Comp pred)
{
vector<int> result;
for (int i = ; i < vec.size(); ++i)
{
if(pred(vec[i], threshold))
{
result.push_back(vec[i]);
}
}
return result;
} int main()
{ vector<int> vecint();
for(int i = ; i < ; ++i)
{
vecint.push_back(i);
}
vector<int> result = vec_filter(vecint, , less_than);
cout<<result.size()<<" "<<vecint.size()<<endl;
result = vec_filter(vecint, , less<int>());
cout<<result.size()<<" "<<vecint.size()<<endl;
}
可能标准库提供的function object不能满足需求,标准库还提供了两个bingder adapter(绑定适配器)。这两个绑定器的作用都是将一元function object变成function object,其中bind1st将指定值绑定到第一个参数,bind2nd将指定值绑定到第二个参数,示例代码:
template<typename Comp>
vector<int> vec_filter(const vector<int> &vec, Comp pred)
{
vector<int> result;
for (int i = ; i < vec.size(); ++i)
{
if(pred(vec[i]))
{
result.push_back(vec[i]);
}
}
return result;
} int main()
{ vector<int> vecint;
for(int i = ; i < ; ++i)
{
vecint.push_back(i);
}
vector<int> result = vec_filter(vecint, bind1st(less<int>(), ));
cout<<result.size()<<" "<<vecint.size()<<endl; //54 100
binder2nd<less<int>> bind2 = bind2nd(less<int>(), );
result = vec_filter(vecint, bind2);
cout<<result.size()<<" "<<vecint.size()<<endl; //45 100
}
我们可以在7行的if中,pred就只需要传入一个参数了。而且对比bind1st和bind2nd两个函数的效果,bind1st因为把45绑定在第一个参数,那么在if中,只要vec[i]比45大,条件就会成立,所以输出54。同理,bind2nd输出45.
如何自定义一个function object?
当编译器遇到一个语句 lt(ival); 的时候,lt可能是什么?有三种可能:函数名称,函数指针,还有一种可能就是一个提供了function call运算符的的function object,即lt是一个class object。那么编译器将把上述语句自动转换为:lt.operator(ival); 因此,自定义function object的关键也就出来了,就是定义一个operator()运算符。
class LessThan{
private:
int mVal;
public:
LessThan(int val){mVal = val;}
/************************************************************************/
/* 特征。0:operator()操作符; 1:inline;2:const函数; */
/************************************************************************/
inline bool operator()(int val) const {return val < mVal;};
};
4 Iterator Inserter
背景问题:在所有“会对元素进行复制行为”的泛型算法中,比如copy(), copy_backwards(), remove_copy(), replace_copy(), unique_copy()等等,他们的实现中每复制一个元素,都会使用赋值(assignment, =)来实现,那么就存在一个问题,即目标容器的容易必须足够大,否则就会产生溢出错误。即对使用者提出了这样的一个要求:保证目的容器的容量足够大。比如下面代码就会报错:
vector<int> vecint;
for(int i = ; i < ; ++i)
{
vecint.push_back(i);
}
vector<int> vec2; //假如改为vector<int> vec2(vecint.size())则会正常运行
copy(vecint.begin(), vecint.end(), vec2.begin());
STL为了能够消除使用者的这个负担,提供了三个insertion adapter:back_inserter(), inserter(), front_inserter()(由于vector并没有push_front(),所以这个只使用于list和deque), 他们会分别使用push_back(),insert()和push_front()来替代赋值(=)操作。示例代码:
vector<int> vecint;
for(int i = ; i < ; ++i)
{
vecint.push_back(i);
}
vector<int> vec2;
copy(vecint.begin(), vecint.end(), back_inserter(vec2));
cout<<vec2.size(); //输出100
5 Iostream Iterator
效果:使用iterator来替代输入输出流的表达方式。标准库中提供istream_iterator和ostream_iterator两个类来分别支持单一类型的元素读取和写入,使用时应该先#include <iterator>。示例代码:
//从cin中输入单词,然后写入到文件word.txt
//常用表达方式
string word;
vector<string> vec_word;
while (cin>>word)
{
vec_word.push_back(word);
}
ofstream out_file("word.txt");
for (int i = ; i < vec_word.size(); ++i)
{
out_file<<vec_word[i] <<" ";
} //使用iostream iterator
istream_iterator<string> str_in(cin); //创建输入流迭代器,可以从任何输入流创建
istream_iterator<string> eof;
copy(str_in, eof, vec_word);
//创建输出流迭代器,可以从任何输出流创建
ostream_iterator<string> out_file_itr(ofstream("word.txt"), " ");
copy(vec_word.begin(), vec_word.end(), out_file_itr);
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