一些算法會(huì)自己向輸入范圍寫(xiě)入元素。這些算法本質(zhì)上并不危險(xiǎn)，它們最多寫(xiě)入與給定序列一樣多的元素。

但是有一些算法接受一個(gè)迭代器和一個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)劃定范圍，然后寫(xiě)入元素。這種算法假定目的位置足夠大，能容納要寫(xiě)入的元素，也就是說(shuō)算法不檢查寫(xiě)操作。檢查目標(biāo)輸入序列是否為空是程序員的責(zé)任，對(duì)空容器調(diào)用這些算法得到的結(jié)果是未定義的（但是可以通過(guò)back_insert()，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空容器的操作）。

分別以 fill() 和 fill_n() 為例來(lái)探究：

fill()

接受一對(duì)迭代器表示一個(gè)范圍，還接受一個(gè)值作為第三個(gè)參數(shù)。將給定值賦予序列中的每個(gè)元素。

給定范圍有效：

給定范圍越界：

給定容器為空：

fill_n()

fill_n接受一個(gè)單迭代器、一個(gè)計(jì)數(shù)值和一個(gè)給定值。他將給定值賦予迭代器指向的元素開(kāi)始的計(jì)數(shù)值個(gè)元素。

給定范圍有效：

給定范圍越界：

給定容器為空：

插入迭代器back_inserter

• 是定義在頭文件iterator中的一個(gè)函數(shù)。
• 是一種保證算法有足夠元素空間來(lái)容納輸出數(shù)據(jù)的方法
• 是一種向容器中添加元素的迭代器。
• 接受一個(gè)指向容器的引用，返回一個(gè)與該容器綁定的插入迭代器。
• 當(dāng)我們通過(guò)此迭代器賦值時(shí)，賦值運(yùn)算符會(huì)調(diào)用push_back將一個(gè)具有給定值的元素添加到容器中。

實(shí)例：

也可以使用back_inserter來(lái)創(chuàng)建一個(gè)迭代器，作為算法的目的位置來(lái)使用：

這樣可以避免對(duì)空容器操作的未定義行為。具體實(shí)現(xiàn)：

在每步迭代中，fill_n向給定序列的一個(gè)元素賦值。由于我們傳遞的參數(shù)是back_inserter返回的迭代器，因此每次賦值都會(huì)在vc上調(diào)用push_back（是向空容器添加元素，而不再是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的對(duì)空容器的元素賦值這一未定義行為）。最終，這條fill_n調(diào)用語(yǔ)句向vec的末尾添加了10個(gè)元素，每個(gè)元素的值都是0。

當(dāng)我們向fill_n傳遞back_inserter時(shí)，雖然最終效果是向容器添加了新的元素，但對(duì)fill_n來(lái)說(shuō)，根本不知道這回事兒。它仍然像往常一樣（通過(guò)迭代器）向元素賦予新值，只不過(guò)這次是通過(guò)back_inserter來(lái)賦值，而back_inserter選擇將新值添加到了容器而已。

插入迭代器是否與“標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)算法不會(huì)改變它們所操作的容器的大小”相悖

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)算法根本不知道有“容器”這個(gè)東西。它們只接受迭代器參數(shù)，運(yùn)行于這些迭代器之上，這些迭代器只能順序或隨機(jī)訪問(wèn)容器中的元素，造成的效果就是算法只能讀取元素、改變?cè)刂怠⒁苿?dòng)元素，但無(wú)法添加或刪除元素。

但當(dāng)我們傳遞給算法插入器，例如back_inserter時(shí)，由于這類(lèi)迭代器能調(diào)用下層容器的操作（如push_back）來(lái)向容器插入元素，造成的算法執(zhí)行的效果就是向容器中添加了元素。

因此，關(guān)鍵要理解：標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)算法從來(lái)不直接操作容器，它們只操作迭代器，從而間接訪問(wèn)容器。能不能插入和刪除元素，不在于算法，而在于傳遞給它們的迭代器是否具有這樣的能力。

拷貝（copy）算法

拷貝算法是另一個(gè)向目的位置迭代器指向的輸出序列中的元素寫(xiě)入數(shù)據(jù)的算法。

• 接受三個(gè)迭代器，前兩個(gè)迭代器設(shè)置范圍，第三個(gè)表示目標(biāo)序列的起始位置。
• 將前兩個(gè)迭代器劃定的輸入范圍中的元素拷貝到第三個(gè)迭代器指定的目標(biāo)序列中。
• 后面的序列必須能容納前面的元素

可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置數(shù)組的拷貝：

copy返回的是其目的位置迭代器（遞增后）的值。即，ret恰好指向拷貝到a2的尾元素之后的位置。

也可用來(lái)實(shí)現(xiàn)不改變?cè)蛄兄档哪康?#xff1a;

多個(gè)算符都提供“拷貝”版本。計(jì)算新元素的值，但不會(huì)將它們放置在輸入序列的末尾，而是創(chuàng)建一個(gè)新序列保存這些結(jié)果。以replace算法為例：

replace算法

replace算法讀入一個(gè)序列，并將其中所有等于給定值的元素都改為另一個(gè)值。

此算法接受4個(gè)參數(shù)：

• 前兩個(gè)是迭代器，表示輸入序列；
• 后兩個(gè)一個(gè)是要搜索的值；
• 另一個(gè)是新值。它將所有等于第一個(gè)值的元素替換為第二個(gè)值。

如果我們希望保留原序列不變，可調(diào)用replace_copy。該算法接受額外第三個(gè)迭代器參數(shù)，指出調(diào)整后序列的保存位置：

調(diào)用后，vc未改變，ivec包含vc的一份拷貝，ivec中原vc對(duì)應(yīng)位置的0都變?yōu)?。

這里的容器大小指的是元素?cái)?shù)量

舉個(gè)例子：

即使我們用reserve分配了至少能容納10個(gè)int的內(nèi)存空間。但調(diào)用fill_n的行為仍然是未定義的。

這是因?yàn)榉盒退惴▽?duì)于容器的要求并不是有足夠的空間，而是足夠的元素?cái)?shù)量。

而reserve調(diào)整的是capacity的值，而非size的值（下面兩圖），換言之，此時(shí)vc依然為空，沒(méi)有任何元素。而算法又不具備向容器添加元素的能力， 因此fill_n仍然失敗。

定制操作

上面說(shuō)過(guò)，sort算法默認(rèn)使用元素類(lèi)型的<運(yùn)算符。但我們可能遇見(jiàn)下列情況：

• 我們希望的排序順序與<所定義的順序不同
• 序列可能保存的是未定義<運(yùn)算符的元素類(lèi)型

這時(shí)就需要重載sort的默認(rèn)行為。

謂詞

謂詞是一個(gè)可調(diào)用的表達(dá)式，返回結(jié)果是一個(gè)能用做條件的值。

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)算法使用的謂詞分為兩類(lèi)：一元謂詞（只接受單一參數(shù)）和二元謂詞（有兩個(gè)參數(shù)）。接受謂詞參數(shù)的算法對(duì)輸入序列中的元素調(diào)用謂詞。因此，元素類(lèi)型必須能轉(zhuǎn)換為謂詞的參數(shù)類(lèi)型。

實(shí)例：
按照string的<運(yùn)算符排序：

使單詞按照長(zhǎng)度排序，相同長(zhǎng)度的單詞按照字典序排列：

stable

帶有stable的函數(shù)可保證相等元素的原本相對(duì)次序在排序后保持不變。

實(shí)例，找出vector<string>內(nèi)長(zhǎng)度大于等于5的元素：

partition有時(shí)會(huì)打亂原有相對(duì)次序:

stable_partition會(huì)在排序的基礎(chǔ)上盡量維持原來(lái)的相對(duì)次序:

可調(diào)用對(duì)象

可以向一個(gè)算法傳遞任何類(lèi)別的可調(diào)用對(duì)象。

可調(diào)用：對(duì)于一個(gè)對(duì)象或一個(gè)表達(dá)式，如果可以對(duì)其使用調(diào)用運(yùn)算符——（），則稱(chēng)它為可調(diào)用的。

可調(diào)用對(duì)象有四種：

lambda表達(dá)式

概念

有時(shí)我們希望進(jìn)行的操作需要更多的參數(shù)，以至于超出了算法對(duì)為此的限制（二元謂詞無(wú)法滿(mǎn)足需求）。此時(shí)就可以使用lambda表達(dá)式。

一個(gè)lambda表達(dá)式表示一個(gè)可調(diào)用的代碼單元。我們可以將其理解為一個(gè)未命名的內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

與任何函數(shù)類(lèi)似，一個(gè)lambda具有一個(gè)返回類(lèi)型、一個(gè)參數(shù)列表和一個(gè)函數(shù)體。 但與函數(shù)不同，lambda可能定義在函數(shù)內(nèi)部。一個(gè)lambda表達(dá)式具有如下形式：

• capture list（捕獲列表）是一個(gè)lambda所在函數(shù)中定義的局部變量的列表（通常為空）；
• return 表示返回類(lèi)型。
• parameter list表示參數(shù)列表。
• function body表示函數(shù)體。
• 與普通函數(shù)不同，lambda必須使用尾置返回來(lái)指定返回類(lèi)型。
• 我們可以忽略參數(shù)列表和返回類(lèi)型，但必須永遠(yuǎn)包含捕獲列表和函數(shù)體。
• lambda的調(diào)用方式與普通函數(shù)的調(diào)用方式相同，都是使用調(diào)用運(yùn)算符。
• lambda不能有默認(rèn)實(shí)參。換言之，調(diào)用的實(shí)參數(shù)目永遠(yuǎn)與形參數(shù)目相等。
• lambda表達(dá)式之間不能相互賦值，即使看起來(lái)類(lèi)型相同。

在lambda中忽略括號(hào)和參數(shù)列表等價(jià)于指定一個(gè)空參數(shù)列表。

關(guān)于返回類(lèi)型：

• 如果忽略返回類(lèi)型，lambda根據(jù)函數(shù)體中的代碼推斷出返回類(lèi)型。
• 如果函數(shù)體只是一個(gè)return語(yǔ)句，則返回類(lèi)型從返回的表達(dá)式的類(lèi)型推斷而來(lái)。
• 如果包含任何單一return語(yǔ)句之外的內(nèi)容，則返回類(lèi)型為void，此時(shí)lambda不能返回值。（C++11）

一個(gè)僅忽略返回類(lèi)型的實(shí)例：

空捕獲列表表明此lambda不使用它所在函數(shù)中的任何局部變量。

一個(gè)lambda表達(dá)式表示一個(gè)可調(diào)用的代碼單元。我們可以將其看為一個(gè)未命名的內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

原理

當(dāng)定義了lambda表達(dá)式之后，編譯器按照仿函數(shù)的形式自動(dòng)生成一個(gè)lamber_uuid類(lèi)（本質(zhì)還是未命名的），并重載其中的operator()，當(dāng)用戶(hù)進(jìn)行調(diào)用的時(shí)候會(huì)自動(dòng)通過(guò)該類(lèi)的匿名對(duì)象來(lái)調(diào)用，使得其看起來(lái)和普通的函數(shù)一樣。

當(dāng)向一個(gè)函數(shù)傳遞一個(gè)lambda時(shí)，同時(shí)定義了一個(gè)新類(lèi)型和該類(lèi)型的一個(gè)對(duì)象：傳遞的參數(shù)就是此編譯器生成的類(lèi)類(lèi)型的未命名對(duì)象。類(lèi)似的，當(dāng)使用auto定義一個(gè)用lambda初始化的變量時(shí)，定義了一個(gè)從lambda生成的類(lèi)型的對(duì)象。

默認(rèn)情況下，從lambda生成的類(lèi)都包含一個(gè)對(duì)應(yīng)該lambda所捕獲的變量的數(shù)據(jù)成員。類(lèi)似任何普通類(lèi)的數(shù)據(jù)成員，lambda的數(shù)據(jù)成員也在lambda對(duì)象創(chuàng)建時(shí)被初始化。

捕獲列表

• 捕獲列表只用于局部非static變量，lambda可以直接使用局部static變量和在它所在函數(shù)之外聲明的名字。

捕獲列表允許的形式:

下面我們通過(guò)實(shí)例來(lái)詳細(xì)了解：

find_if

用find_if尋找vs中長(zhǎng)度大于5的元素。

find_if返回一個(gè)迭代器，指向第一個(gè)長(zhǎng)度不小于給定參數(shù)的元素。如果這樣的元素不存在，返回尾后迭代器的拷貝。

for_each

通過(guò)for_each算法來(lái)打印find_if找到的符合要求的元素。

接受一個(gè)可調(diào)用對(duì)象，并對(duì)輸入序列中每個(gè)元素調(diào)用此對(duì)象。

捕獲方式

值捕獲

采用值捕獲的前提是變量可以拷貝。與傳值參數(shù)不同的是，被捕獲的變量的值是在lambda創(chuàng)建時(shí)拷貝，而不是調(diào)用時(shí)拷貝：

由于被捕獲變量的值是在創(chuàng)建lambda時(shí)拷貝的，因此對(duì)其后續(xù)修改不會(huì)影響到lambda內(nèi)對(duì)應(yīng)的值。

mutable

默認(rèn)情況下，lambda函數(shù)總是一個(gè)const函數(shù)，mutable可以取消其常量性。使用該修飾符時(shí)，參數(shù)列表不可省略(即使參數(shù)為空)。

如果我們希望能改變一個(gè)被捕獲的變量的值，必須在參數(shù)列表首加上關(guān)鍵字mutable。 但是由于上面的被捕獲變量的值是在創(chuàng)建lambda時(shí)拷貝的，因此在lambda表達(dá)式內(nèi)修改變量值也不會(huì)影響值本身：

引用捕獲

在lambda函數(shù)體內(nèi)使用引用捕獲的變量時(shí)，實(shí)際上使用的是引用所綁定的對(duì)象。

引用捕獲與返回引用有著相同的問(wèn)題：如果我們采用引用方式捕獲一個(gè)變量，就必須確保被引用的對(duì)象在lambda執(zhí)行的時(shí)候是存在的。lambda捕獲的都是局部非static變量，這些變量在函數(shù)結(jié)束后就不復(fù)存在了。如果lambda可能在函數(shù)結(jié)束后執(zhí)行，捕獲的引用指向的局部變量已經(jīng)消失。

修改引用捕獲的變量

引用捕獲是否可以修改依賴(lài)于引用指向的是否是一個(gè)const類(lèi)型。在lambda表達(dá)式內(nèi)修改引用捕獲同樣會(huì)導(dǎo)致變量改變：

隱式捕獲

隱式捕獲：通過(guò)在捕獲列表中寫(xiě)一個(gè)&或者=指示編譯器推斷捕獲列表，=表示采用值捕獲，&表示采用引用捕獲。

也可以混用隱式捕獲和顯示捕獲，但列表中第一個(gè)元素必須是一個(gè)&或者=，指定隱式捕獲方式為引用或值，且顯式捕獲的變量必須用與隱式捕獲不同的方式（顯式為引用捕獲隱式必須為值捕獲，反之亦然）：

function模板

概念

C++中可調(diào)用對(duì)象(如函數(shù)指針，仿函數(shù)，lambda表達(dá)式等)的雖然都有一個(gè)比較統(tǒng)一的操作形式，但是定義方法五花八門(mén)，這樣就導(dǎo)致使用統(tǒng)一的方式保存可調(diào)用對(duì)象或者傳遞可調(diào)用對(duì)象時(shí)，會(huì)十分繁瑣。C++11中提供了std::function和std::bind統(tǒng)一了可調(diào)用對(duì)象的各種操作。

例如：

上面的幾種不同的可調(diào)用對(duì)象雖然類(lèi)型不同，但是根據(jù)參數(shù)和返回值可以共享同一種調(diào)用形式int(int ,int)，通過(guò)function就可以統(tǒng)一其調(diào)用形式：

定義格式：std::function<返回值（參數(shù)列表）> 名字

• std::function 是一個(gè)可調(diào)用對(duì)象包裝器，是一個(gè)類(lèi)模板，可以容納除了類(lèi)成員函數(shù)指針之外的所有可調(diào)用對(duì)象，它可以用統(tǒng)一的方式處理函數(shù)、函數(shù)對(duì)象、函數(shù)指針，并允許保存和延遲它們的執(zhí)行。
• std::function可以取代函數(shù)指針的作用，因?yàn)樗梢匝舆t函數(shù)的執(zhí)行，特別適合作為回調(diào)函數(shù)使用。它比普通函數(shù)指針更加的靈活和便利。

function與重載函數(shù)

在使用function的時(shí)候還有一個(gè)需要注意的點(diǎn)，就是我們不能將重載過(guò)的函數(shù)直接放入function對(duì)象中，因?yàn)闀?huì)有二義性的問(wèn)題。

例如：

bind函數(shù)

概念

定義在functional中。相當(dāng)于一個(gè)通用的函數(shù)適配器。

調(diào)用bind的一般形式為：

• newCallable本身是一個(gè)可調(diào)用對(duì)象
• arg_list是一個(gè)逗號(hào)分隔的參數(shù)列表，對(duì)應(yīng)給定的callable的參數(shù)。即，當(dāng)我們調(diào)用newCallable時(shí)，newCallable會(huì)調(diào)用callable，并傳遞給它arg_list中的參數(shù)。

arg_list中的參數(shù)可能包含形如_n的元素，其中n是一個(gè)整數(shù)。這些參數(shù)是 “占位符”，表示newCallable的參數(shù)，它們占據(jù)了傳遞給newCallable的參數(shù)的“位置”。數(shù)值n表示生成的可調(diào)用對(duì)象中參數(shù)的位置： _1為newCallable的第一個(gè)參數(shù)，_2為第二個(gè)參數(shù)，依此類(lèi)推。

使用placeholders名字

名字_n都定義在一個(gè)名為placeholders的命名空間中，這個(gè)命名空間本身定義在std命名空間。

為了使用_1我們必須做出以下聲明：

說(shuō)明_1定義在命名空間placeholders中，而placeholders又定義在命名空間std中。

這樣寫(xiě)也有弊端：我們必須為每個(gè)_n提供單獨(dú)的using聲明，太過(guò)繁瑣。 因此我們可以使用另外一種形式：

這種形式說(shuō)明希望所有來(lái)自namespace_name的名字都可以在我們的程序中直接使用。

因此我們可以使用下面這兩種形式：

與bind函數(shù)一樣，placeholders命名空間也定義在functional頭文件中。

作用

削減參數(shù)數(shù)量

函數(shù)作為可調(diào)用對(duì)象，lambda表達(dá)式能出現(xiàn)的地方函數(shù)也可以。但問(wèn)題是算法要求一元謂詞，函數(shù)的形參大于一個(gè)怎么辦？lambda可以通過(guò)捕獲列表解決一元謂詞的限制。函數(shù)可以通過(guò)bind函數(shù)適配器削減參數(shù)數(shù)量。

還是以之前find_if函數(shù)為例：

我們可以通過(guò)形如這樣的函數(shù)起到lambda表達(dá)式的作用：

但是由于find_if接受一個(gè)一元謂詞，因此傳遞給find_if的可調(diào)用對(duì)象必須接受單一參數(shù)。check_size接受兩個(gè)參數(shù)顯然不符合要求。那么怎么解決呢？lambda將sz放入捕獲列表，check_size可以使用bind函數(shù)，用一個(gè)定值作為其大小參數(shù)來(lái)調(diào)用check_size：

此bind調(diào)用只有一個(gè)占位符，表示check5只接受單一參數(shù)。占位符出現(xiàn)在arg_list的第一個(gè)位置，表示check5的此參數(shù)對(duì)應(yīng)check_size的第一個(gè)參數(shù)。此參數(shù)是一個(gè)const string&。因此，調(diào)用check6必須傳遞給它一個(gè)string類(lèi)型的參數(shù)，check6會(huì)將此參數(shù)傳遞給check_size。

將原來(lái)基于lambda的find_if調(diào)用替換為使用bind的版本：

輸出結(jié)果：

重排參數(shù)順序

按單詞長(zhǎng)度由短至長(zhǎng)排序：

按單詞長(zhǎng)度由長(zhǎng)至短排序：

在第一個(gè)調(diào)用中，當(dāng)sort需要比較兩個(gè)元素A和B時(shí)，它會(huì)調(diào)用isshorter（A，B）。

在第二個(gè)對(duì)sort的調(diào)用中，傳遞給isshorter的參數(shù)被交換過(guò)來(lái)了。因此，當(dāng)sort比較兩個(gè)元素時(shí)，就好像調(diào)用isshorter（B，A）一樣。

綁定引用參數(shù)

默認(rèn)情況下，bind的那些不是占位符的參數(shù)被拷貝到bind返回的可調(diào)用對(duì)象中。 但是，與lambda類(lèi)似，有時(shí)對(duì)有些綁定的參數(shù)我們希望以引用方式傳遞，或是要綁定參數(shù)的類(lèi)型無(wú)法拷貝。

我們想用函數(shù)替換下面lambda表達(dá)式：

目標(biāo)功能函數(shù)：

如果要用它替換lambda就必須用到bind：

但是這樣做是錯(cuò)誤的，我們說(shuō)，bind拷貝參數(shù)列表給返回的可調(diào)用對(duì)象，ostream是不能拷貝的。 如果希望傳遞給bind一個(gè)對(duì)象而又不拷貝它，就必須使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)ref函數(shù)：

值得一提的是， 在編譯器中對(duì)ostream的引用不加ref是不報(bào)錯(cuò)的，但是不能運(yùn)行。換言之，檢查某個(gè)參數(shù)bind能否拷貝是程序員的責(zé)任。

函數(shù)ref返回一個(gè)對(duì)象，包含給定的引用。返回的對(duì)象是可拷貝的。

類(lèi)似的還有cref函數(shù)，生成一個(gè)保存const引用的類(lèi)。

與bind一樣，函數(shù)ref和cref也定義在頭文件functional中。

泛型算法結(jié)構(gòu)——迭代器類(lèi)別

概念

算法分類(lèi)方式可以如同一開(kāi)始所寫(xiě)那樣，分為：是否讀、寫(xiě)或者是重排序類(lèi)中的元素。

也可以從迭代器入手進(jìn)行分類(lèi)：

不同的算法要求其迭代器提供的操作不同。某些算法，如find，只要求通過(guò)迭代器訪問(wèn)元素、遞增迭代器以及比較兩個(gè)迭代器是否相等這些能力。其他一些算法，如sort，還要求讀、寫(xiě)和隨機(jī)訪問(wèn)元素的能力。算法所要求的迭代器操作可以分為5個(gè)迭代器類(lèi)別（iterator category），每個(gè)算法都會(huì)對(duì)它的每個(gè)迭代器參數(shù)指明須提供哪類(lèi)迭代器。

不太重要的概念

類(lèi)似容器，迭代器也定義了一組公共操作。一些操作所有迭代器都支持，另外一些只有特定類(lèi)別的迭代器才支持。 例如，ostream_iterator只支持遞增、解引用和賦值。vector、string和deque的迭代器除了這些操作外，還支持遞減、關(guān)系和算術(shù)運(yùn)算。

迭代器是按它們所提供的操作來(lái)分類(lèi)的，而這種分類(lèi)形成了一種層次。除了輸出迭代器之外，一個(gè)高層類(lèi)別的迭代器支持低層類(lèi)別迭代器的所有操作。

C++標(biāo)準(zhǔn)指明了泛型和數(shù)值算法的每個(gè)迭代器參數(shù)的最小類(lèi)別。例如，find算法在一個(gè)序列上進(jìn)行一遍掃描，對(duì)元素進(jìn)行只讀操作，因此至少需要輸入迭代器。replace函數(shù)需要一對(duì)迭代器，至少是前向迭代器。類(lèi)似的，replace_copy的前兩個(gè)迭代器參數(shù)也要求至少是前向迭代器。其第三個(gè)迭代器表示目的位置，必須至少是輸出迭代器。其他的例子類(lèi)似。對(duì)每個(gè)迭代器參數(shù)來(lái)說(shuō)，其能力必須與規(guī)定的最小類(lèi)別至少相當(dāng)。向算法傳遞一個(gè)能力更差的迭代器會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

值得一提的是：對(duì)于向一個(gè)算法傳遞錯(cuò)誤類(lèi)別的迭代器的問(wèn)題，很多編譯器不會(huì)給出任何警告或提示。

迭代器類(lèi)別

輸入迭代器

輸入迭代器（input iterator）：只讀，不寫(xiě)；單遍掃描，只能遞增。 一個(gè)輸入迭代器必須支持：

• 用于比較兩個(gè)迭代器的相等和不相等運(yùn)算符（==、！=）
• 用于推進(jìn)迭代器的前置和后置遞增運(yùn)算（++）
• 用于讀取元素的解引用運(yùn)算符（*）；解引用只會(huì)出現(xiàn)在賦值運(yùn)算符的右側(cè) （將已經(jīng)解引用的輸入迭代器的值賦予變量）
• 箭頭運(yùn)算符（->），等價(jià)于（*it）.member，即，解引用迭代器，并提取對(duì)象的成員

輸入迭代器只用于順序訪問(wèn)。 對(duì)于一個(gè)輸入迭代器，*it++保證是有效的，但遞增它可能導(dǎo)致所有其他指向流的迭代器失效（私以為也就是值被讀取出來(lái)了，其他指向流的迭代器指向的元素沒(méi)有了，就會(huì)導(dǎo)致它們失效）。其結(jié)果就是，不能保證輸入迭代器的狀態(tài)可以保存下來(lái)并用來(lái)訪問(wèn)元素。因此，輸入迭代器只能用于單遍掃描算法。（私以為類(lèi)似于輸入流沒(méi)法被讀取第二次。） 算法find和accumulate要求輸入迭代器；而istream_iterator是一種輸入迭代器。

輸出迭代器

輸出迭代器（output iterator）：只寫(xiě)而不讀元素；單遍掃描，只能遞增。 輸出迭代器必須支持：

• 用于推進(jìn)迭代器的前置和后置遞增運(yùn)算（++）
• 解引用運(yùn)算符（*），只出現(xiàn)在賦值運(yùn)算符的左側(cè)（向一個(gè)已經(jīng)解引用的輸出迭代器賦值，就是將值寫(xiě)入它所指向的元素）

我們只能向一個(gè)輸出迭代器賦值一次。 用作目的位置的迭代器通常都是輸出迭代器。例如，copy函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)就是輸出迭代器。ostream_iterator類(lèi)型也是輸出迭代器。

前向迭代器

前向迭代器（forward iterator）：可以讀寫(xiě)元素；多遍掃描，只能遞增。這類(lèi)迭代器只能在序列中沿一個(gè)方向移動(dòng)。

• 支持所有輸入和輸出迭代器的操作
• 可以多次讀寫(xiě)同一個(gè)元素
• 可以保存前向迭代器的狀態(tài)

算法replace要求前向迭代器。forward_list上的迭代器是前向迭代器。

雙向迭代器

雙向迭代器（bidirectional iterator）：可以正向/反向讀寫(xiě)序列中的元素。

• 支持所有前向迭代器的操作
• 支持前置和后置遞減運(yùn)算符（–）

算法reverse要求雙向迭代器。除了forward_list之外，其他標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)都提供符合雙向迭代器要求的迭代器。

隨機(jī)訪問(wèn)迭代器

隨機(jī)訪問(wèn)迭代器（random-access iterator）：提供在常量時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)序列中任意元素的能力。

• 支持雙向迭代器的所有功能
• 用于比較兩個(gè)迭代器相對(duì)位置的關(guān)系運(yùn)算符（<、<=、>和>=）
• 迭代器和一個(gè)整數(shù)值的加減運(yùn)算（+、+=、-和-=），計(jì)算結(jié)果是迭代器在序列中前進(jìn)（或后退）給定整數(shù)個(gè)元素后的位置
• 用于兩個(gè)迭代器上的減法運(yùn)算符（-），得到兩個(gè)迭代器的距離
• 下標(biāo)運(yùn)算符（iter[n]），與＊（iter[n]）等價(jià)

算法sort要求隨機(jī)訪問(wèn)迭代器。array、deque、string和vector的迭代器都是隨機(jī)訪問(wèn)迭代器，用于訪問(wèn)內(nèi)置數(shù)組元素的指針也是。

算法的命名規(guī)范

_if版本的算法

接受一個(gè)元素值的算法通常有另一個(gè)不同名的（不是重載的）版本，該版本接受一個(gè)謂詞代替元素值。 接受謂詞參數(shù)的算法都有附加的_if前綴：

這兩個(gè)算法都在輸入范圍中查找特定元素第一次出現(xiàn)的位置。算法find查找一個(gè)指定值；算法find_if查找使得pred返回非零值的元素。

這兩個(gè)算法提供了命名上差異的版本，而非重載版本，因?yàn)閮蓚€(gè)版本的算法都接受相同數(shù)目的參數(shù)，因此可能產(chǎn)生重載歧義。 雖然很罕見(jiàn)，但為了避免任何可能的歧義，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)選擇提供不同名字的版本而不是重載。

_copy版本的算法

默認(rèn)情況下，重排元素的算法將重排后的元素寫(xiě)回給定的輸入序列中。這些算法還提供另一個(gè)版本，將元素寫(xiě)到一個(gè)指定的輸出目的位置。如我們所見(jiàn)，寫(xiě)到額外目的空間的算法都在名字后面附加一個(gè)_copy：

一些算法同時(shí)提供_copy和_if版本。這些版本接受一個(gè)目的位置迭代器和一個(gè)謂詞：

兩個(gè)算法都調(diào)用了lambda（參見(jiàn)10.3.2節(jié)，第346頁(yè)）來(lái)確定元素是否為奇數(shù)。在第一個(gè)調(diào)用中，我們從輸入序列中將奇數(shù)元素刪除。在第二個(gè)調(diào)用中，我們將非奇數(shù)（亦即偶數(shù)）元素從輸入范圍拷貝到v2中。

list和forward_list獨(dú)有的算法

概念

與其他容器不同，鏈表類(lèi)型list和forward_list定義了幾個(gè)成員函數(shù)形式的算法。例如，它們定義了獨(dú)有的sort、merge、remove、reverse和unique。通用版本的sort要求隨機(jī)訪問(wèn)迭代器，因此不能用于list和forward_list，因?yàn)檫@兩個(gè)類(lèi)型分別提供雙向迭代器和前向迭代器。

鏈表類(lèi)型定義的獨(dú)有算法中，部分算法的通用版本可以用于鏈表。（顯然上面說(shuō)的sort不在“部分”中） 但代價(jià)太高。這些算法需要交換輸入序列中的元素。一個(gè)鏈表可以通過(guò)改變?cè)亻g的鏈接而不是真的交換它們的值來(lái)快速“交換”元素。 因此，這些鏈表版本的算法的性能比對(duì)應(yīng)的通用版本好得多。

鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特有的splice算法

沒(méi)有通用版本。

多數(shù)鏈表特有的算法都與其通用版本很相似，但不完全相同。

鏈表特有版本與通用版本間的一個(gè)至關(guān)重要的區(qū)別是鏈表版本會(huì)改變底層的容器。例如，remove的鏈表版本會(huì)刪除指定的元素。unique的鏈表版本會(huì)刪除第二個(gè)和后繼的重復(fù)元素。

類(lèi)似的，merge和splice會(huì)銷(xiāo)毀其參數(shù)。

例如，

• 通用版本的merge將合并的序列寫(xiě)到一個(gè)給定的目的迭代器；兩個(gè)輸入序列是不變的。
• 而鏈表版本的merge函數(shù)會(huì)銷(xiāo)毀給定的鏈表——元素從參數(shù)指定的鏈表中刪除，被合并到調(diào)用merge的鏈表對(duì)象中。在merge之后，來(lái)自?xún)蓚€(gè)鏈表中的元素仍然存在，但它們都已在同一個(gè)鏈表中。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的泛型算法（lambda表达式、function类模板、bind函数适配器、迭代器类别、链表数据结构独有的算法）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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