STL概述

STL的一個重要特點是數據結構和算法的分離。盡管這是個簡單的概念，但這種分離確實使得STL變得非常通用。例如，由于STL的sort()函數是完全通用的，你可以用它來操作幾乎任何數據集合，包括鏈表，容器和數組。

要點

STL算法作為模板函數提供。為了和其他組件相區別，在本書中STL算法以后接一對圓括弧的方式表示，例如sort()。

STL另一個重要特性是它不是面向對象的。為了具有足夠通用性，STL主要依賴于模板而不是封裝，繼承和虛函數（多態性）——OOP的三個要素。你在STL中找不到任何明顯的類繼承關系。這好像是一種倒退，但這正好是使得STL的組件具有廣泛通用性的底層特征。另外，由于STL是基于模板，內聯函數的使用使得生成的代碼短小高效。

提示

確保在編譯使用了STL的程序中至少要使用-O優化來保證內聯擴展。STL提供了大量的模板類和函數，可以在OOP和常規編程中使用。所有的STL的大約50個算法都是完全通用的，而且不依賴于任何特定的數據類型。下面的小節說明了三個基本的STL組件：

1）???????????迭代器提供了訪問容器中對象的方法。例如，可以使用一對迭代器指定list或vector中的一定范圍的對象。迭代器就如同一個指針。事實上，C++的指針也是一種迭代器。但是，迭代器也可以是那些定義了operator*()以及其他類似于指針的操作符地方法的類對象。

2）???????????容器是一種數據結構，如list，vector，和deques?，以模板類的方法提供。為了訪問容器中的數據，可以使用由容器類輸出的迭代器。

3）???????????算法是用來操作容器中的數據的模板函數。例如，STL用sort()來對一個vector中的數據進行排序，用find()來搜索一個list中的對象。函數本身與他們操作的數據的結構和類型無關，因此他們可以在從簡單數組到高度復雜容器的任何數據結構上使用。

頭文件

為了避免和其他頭文件沖突，?STL的頭文件不再使用常規的.h擴展。為了包含標準的string類，迭代器和算法，用下面的指示符：

#include <string>

#include <iterator>

#include <algorithm>

如果你查看STL的頭文件，你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h這樣的頭文件。由于這些名字在各種STL實現之間都可能不同，你應該避免使用這些名字來引用這些頭文件。為了確保可移植性，使用相應的沒有.h后綴的文件名。表1列出了最常使用的各種容器類的頭文件。該表并不完整，對于其他頭文件，我將在本章和后面的兩章中介紹。

表?1. STL頭文件和容器類

#include	Container Class
<deque>	deque
<list>	list
<map>	map, multimap
<queue>	queue, priority_queue
<set>	set, multiset
<stack>	stack
<vector>	vector, vector<bool>

名字空間

你的編譯器可能不能識別名字空間。名字空間就好像一個信封，將標志符封裝在另一個名字中。標志符只在名字空間中存在，因而避免了和其他標志符沖突。例如，可能有其他庫和程序模塊定義了sort()函數，為了避免和STL地sort()算法沖突，STL的sort()以及其他標志符都封裝在名字空間std中。STL的sort()算法編譯為std::sort()，從而避免了名字沖突。

盡管你的編譯器可能沒有實現名字空間，你仍然可以使用他們。為了使用STL，可以將下面的指示符插入到你的源代碼文件中，典型地是在所有的#include指示符的后面：

using namespace std;

迭代器

迭代器提供對一個容器中的對象的訪問方法，并且定義了容器中對象的范圍。迭代器就如同一個指針。事實上，C++的指針也是一種迭代器。但是，迭代器不僅僅是指針，因此你不能認為他們一定具有地址值。例如，一個數組索引，也可以認為是一種迭代器。

迭代器有各種不同的創建方法。程序可能把迭代器作為一個變量創建。一個STL容器類可能為了使用一個特定類型的數據而創建一個迭代器。作為指針，必須能夠使用*操作符類獲取數據。你還可以使用其他數學操作符如++。典型的，++操作符用來遞增迭代器，以訪問容器中的下一個對象。如果迭代器到達了容器中的最后一個元素的后面，則迭代器變成past-the-end值。使用一個past-the-end值得指針來訪問對象是非法的，就好像使用NULL或為初始化的指針一樣。

提示

STL不保證可以從另一個迭代器來抵達一個迭代器。例如，當對一個集合中的對象排序時，如果你在不同的結構中指定了兩個迭代器，第二個迭代器無法從第一個迭代器抵達，此時程序注定要失敗。這是STL靈活性的一個代價。STL不保證檢測毫無道理的錯誤。

迭代器的類型

對于STL數據結構和算法，你可以使用五種迭代器。下面簡要說明了這五種類型：

·????????Input iterators?提供對數據的只讀訪問。

·????????Output iterators?提供對數據的只寫訪問

·????????Forward iterators?提供讀寫操作，并能向前推進迭代器。

·????????Bidirectional iterators提供讀寫操作，并能向前和向后操作。

·????????Random access iterators提供讀寫操作，并能在數據中隨機移動。

盡管各種不同的STL實現細節方面有所不同，還是可以將上面的迭代器想象為一種類繼承關系。從這個意義上說，下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由于這種繼承關系，你可以將一個Forward迭代器作為一個output或input迭代器使用。同樣，如果一個算法要求是一個bidirectional 迭代器，那么只能使用該種類型和隨機訪問迭代器。

指針迭代器

正如下面的小程序顯示的，一個指針也是一種迭代器。該程序同樣顯示了STL的一個主要特性——它不只是能夠用于它自己的類類型，而且也能用于任何C或C++類型。Listing 1, iterdemo.cpp, 顯示了如何把指針作為迭代器用于STL的find()算法來搜索普通的數組。

表?1. iterdemo.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm> ? using namespace std; ? #define SIZE 100 int iarray[SIZE]; ? int main() { ? iarray[20] = 50; ? int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50); ? if (ip == iarray + SIZE) ??? cout << "50 not found in array" << endl; ? else ??? cout << *ip << " found in array" << endl; ? return 0; }

在引用了I/O流庫和STL算法頭文件（注意沒有.h后綴），該程序告訴編譯器使用std名字空間。使用std名字空間的這行是可選的，因為可以刪除該行對于這么一個小程序來說不會導致名字沖突。

程序中定義了尺寸為SIZE的全局數組。由于是全局變量，所以運行時數組自動初始化為零。下面的語句將在索引20位置處地元素設置為50,并使用find()算法來搜索值50:

iarray[20] = 50; int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);

find()函數接受三個參數。頭兩個定義了搜索的范圍。由于C和C++數組等同于指針，表達式iarray指向數組的第一個元素。而第二個參數iarray + SIZE等同于past-the-end?值，也就是數組中最后一個元素的后面位置。第三個參數是待定位的值，也就是50。find()函數返回和前兩個參數相同類型的迭代器，這兒是一個指向整數的指針ip。

提示

必須記住STL使用模板。因此，STL函數自動根據它們使用的數據類型來構造。

為了判斷find()是否成功，例子中測試ip和?past-the-end?值是否相等：

if (ip == iarray + SIZE) ...

如果表達式為真，則表示在搜索的范圍內沒有指定的值。否則就是指向一個合法對象的指針，這時可以用下面的語句顯示：:

cout << *ip << " found in array" << endl;

測試函數返回值和NULL是否相等是不正確的。不要象下面這樣使用：

int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50); if (ip != NULL) ...? // ??? incorrect

當使用STL函數時，只能測試ip是否和past-the-end?值是否相等。盡管在本例中ip是一個C++指針,其用法也必須符合STL迭代器的規則。

容器迭代器

盡管C++指針也是迭代器，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一樣，但和將迭代器申明為指針變量不同的是，你可以使用容器類方法來獲取迭代器對象。兩個典型的容器類方法是begin()和end()。它們在大多數容器中表示整個容器范圍。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向順序指定對象范圍。

下面的程序創建了一個矢量容器（STL的和數組等價的對象），并使用迭代器在其中搜索。該程序和前一章中的程序相同。

Listing 2. vectdemo.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm> #include <vector> ? using namespace std; ? vector<int> intVector(100); ? void main() { ? intVector[20] = 50; ? vector<int>::iterator intIter = ??? find(intVector.begin(), intVector.end(), 50); ? if (intIter != intVector.end()) ??? cout << "Vector contains value " << *intIter << endl; ? else ??? cout << "Vector does not contain 50" << endl; } ?

注意用下面的方法顯示搜索到的數據：

cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;

常量迭代器

和指針一樣，你可以給一個迭代器賦值。例如，首先申明一個迭代器：

vector<int>::iterator first;

該語句創建了一個vector<int>類的迭代器。下面的語句將該迭代器設置到intVector的第一個對象，并將它指向的對象值設置為123：:

first = intVector.begin(); *first = 123;

這種賦值對于大多數容器類都是允許的，除了只讀變量。為了防止錯誤賦值，可以申明迭代器為：

const vector<int>::iterator result; result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value); if (result != intVector.end()) ? *result = 123;? // ???

警告

另一種防止數據被改變得方法是將容器申明為const類型。

『呀！在VC中測試出錯,正確的含義是result成為常量而不是它指向的對象不允許改變，如同int *const p;看來這作者自己也不懂』

使用迭代器編程

你已經見到了迭代器的一些例子，現在我們將關注每種特定的迭代器如何使用。由于使用迭代器需要關于STL容器類和算法的知識，在閱讀了后面的兩章后你可能需要重新復習一下本章內容。

輸入迭代器

輸入迭代器是最普通的類型。輸入迭代器至少能夠使用==和!=測試是否相等；使用*來訪問數據；使用++操作來遞推迭代器到下一個元素或到達past-the-end?值。

為了理解迭代器和STL函數是如何使用它們的，現在來看一下find()模板函數的定義：

template <class InputIterator, class T> InputIterator find( ? InputIterator first, InputIterator last, const T& value) { ??? while (first != last && *first != value) ++first; ??? return first; ? }

注意

在find()算法中，注意如果first和last指向不同的容器，該算法可能陷入死循環。

輸出迭代器

輸出迭代器缺省只寫，通常用于將數據從一個位置拷貝到另一個位置。由于輸出迭代器無法讀取對象，因此你不會在任何搜索和其他算法中使用它。要想讀取一個拷貝的值，必須使用另一個輸入迭代器（或它的繼承迭代器）。

Listing 3. outiter.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm>?? // Need copy() #include <vector>????? // Need vector ? using namespace std; ? double darray[10] = ? {1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9}; ? vector<double> vdouble(10); ? int main() { ? vector<double>::iterator outputIterator = vdouble.begin(); ? copy(darray, darray + 10, outputIterator); ? while (outputIterator != vdouble.end()) { ??? cout << *outputIterator << endl; ??? outputIterator++; ? } ? return 0; }

注意

當使用copy()算法的時候，你必須確保目標容器有足夠大的空間，或者容器本身是自動擴展的。

前推迭代器

前推迭代器能夠讀寫數據值，并能夠向前推進到下一個值。但是沒法遞減。replace()算法顯示了前推迭代器的使用方法。

template <class ForwardIterator, class T> void replace (ForwardIterator first, ????????????? ForwardIterator last, ????????????? const T& old_value, ????????????? const T& new_value);

使用replace()將[first,last]范圍內的所有值為old_value的對象替換為new_value。:

replace(vdouble.begin(), vdouble.end(), 1.5, 3.14159);

雙向迭代器

雙向迭代器要求能夠增減。如reverse()算法要求兩個雙向迭代器作為參數:

template <class BidirectionalIterator> void reverse (BidirectionalIterator first, ????????????? BidirectionalIterator last);

使用reverse()函數來對容器進行逆向排序:

reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());

隨機訪問迭代器

隨機訪問迭代器能夠以任意順序訪問數據，并能用于讀寫數據（不是const的C++指針也是隨機訪問迭代器）。STL的排序和搜索函數使用隨機訪問迭代器。隨機訪問迭代器可以使用關系操作符作比較。

random_shuffle()?函數隨機打亂原先的順序。申明為：

template <class RandomAccessIterator> void random_shuffle (RandomAccessIterator first, ???????????????????? RandomAccessIterator last);

使用方法：

random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());

迭代器技術

要學會使用迭代器和容器以及算法，需要學習下面的新技術。

流和迭代器

本書的很多例子程序使用I/O流語句來讀寫數據。例如：

int value; cout << "Enter value: "; cin >> value; cout << "You entered " << value << endl;

對于迭代器，有另一種方法使用流和標準函數。理解的要點是將輸入/輸出流作為容器看待。因此，任何接受迭代器參數的算法都可以和流一起工作。

Listing 4. outstrm.cpp

#include <iostream.h> #include <stdlib.h>??? // Need random(), srandom() #include <time.h>????? // Need time() #include <algorithm>?? // Need sort(), copy() #include <vector>????? // Need vector ? using namespace std; ? void Display(vector<int>& v, const char* s); ? int main() { ? // Seed the random number generator ? srandom( time(NULL) ); ? ? // Construct vector and fill with random integer values ? vector<int> collection(10); ? for (int i = 0; i < 10; i++) ??? collection[i] = random() % 10000;; ? ? // Display, sort, and redisplay ? Display(collection, "Before sorting"); ? sort(collection.begin(), collection.end()); ? Display(collection, "After sorting"); ? return 0; } ? // Display label s and contents of integer vector v void Display(vector<int>& v, const char* s) { ? cout << endl << s << endl; ? copy(v.begin(), v.end(), ??? ostream_iterator<int>(cout, "\t")); ? cout << endl; }

函數Display()顯示了如何使用一個輸出流迭代器。下面的語句將容器中的值傳輸到cout輸出流對象中:

copy(v.begin(), v.end(), ? ostream_iterator<int>(cout, "\t"));

第三個參數實例化了ostream_iterator<int>類型，并將它作為copy()函數的輸出目標迭代器對象。“\t”字符串是作為分隔符。運行結果：

$ g++ outstrm.cpp $ ./a.out Before sorting 677?? 722?? 686?? 238?? 964?? 397?? 251?? 118?? 11??? 312 After sorting 11??? 118?? 238?? 251?? 312?? 397?? 677?? 686?? 722?? 964

這是STL神奇的一面『確實神奇』。為定義輸出流迭代器，STL提供了模板類ostream_iterator。這個類的構造函數有兩個參數：一個ostream對象和一個string值。因此可以象下面一樣簡單地創建一個迭代器對象：

ostream_iterator<int>(cout, "\n")

該迭代起可以和任何接受一個輸出迭代器的函數一起使用。

插入迭代器

插入迭代器用于將值插入到容器中。它們也叫做適配器，因為它們將容器適配或轉化為一個迭代器，并用于copy()這樣的算法中。例如，一個程序定義了一個鏈表和一個矢量容器:

list<double> dList; vector<double> dVector;

通過使用front_inserter迭代器對象，可以只用單個copy()語句就完成將矢量中的對象插入到鏈表前端的操作：

copy(dVector.begin(), dVector.end(), front_inserter(dList));

三種插入迭代器如下：

·????????普通插入器?將對象插入到容器任何對象的前面。

·????????Front inserters?將對象插入到數據集的前面——例如，鏈表表頭。

·????????Back inserters?將對象插入到集合的尾部——例如，矢量的尾部，導致矢量容器擴展。

使用插入迭代器可能導致容器中的其他對象移動位置，因而使得現存的迭代器非法。例如，將一個對象插入到矢量容器將導致其他值移動位置以騰出空間。一般來說，插入到象鏈表這樣的結構中更為有效，因為它們不會導致其他對象移動。

Listing 5. insert.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm> #include <list> ? using namespace std; ? int iArray[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; ? void Display(list<int>& v, const char* s); ? int main() { ? list<int> iList; ? ? // Copy iArray backwards into iList ? copy(iArray, iArray + 5, front_inserter(iList)); ? Display(iList, "Before find and copy"); ? ? // Locate value 3 in iList ? list<int>::iterator p = ??? find(iList.begin(), iList.end(), 3); ? ? // Copy first two iArray values to iList ahead of p ? copy(iArray, iArray + 2, inserter(iList, p)); ? Display(iList, "After find and copy"); ? ? return 0; } ? void Display(list<int>& a, const char* s) { ? cout << s << endl; ? copy(a.begin(), a.end(), ??? ostream_iterator<int>(cout, " ")); ? cout << endl; }

運行結果如下：

$ g++ insert.cpp $ ./a.out Before find and copy 5 4 3 2 1 After find and copy 5 4 1 2 3 2 1

可以將front_inserter替換為back_inserter試試。

如果用find()去查找在列表中不存在的值，例如99。由于這時將p設置為past-the-end?值。最后的copy()函數將iArray的值附加到鏈表的后部。

混合迭代器函數

在涉及到容器和算法的操作中，還有兩個迭代器函數非常有用：

·????????advance()?按指定的數目增減迭代器。

·????????distance()?返回到達一個迭代器所需（遞增）操作的數目。

例如：

list<int> iList; list<int>::iterator p = ? find(iList.begin(), iList.end(), 2); cout << "before: p == " << *p << endl; advance(p, 2);? // same as p = p + 2; cout << "after : p == " << *p << endl; ? int k = 0; distance(p, iList.end(), k); cout << "k == " << k << endl; ?

advance()函數接受兩個參數。第二個參數是向前推進的數目。對于前推迭代器，該值必須為正，而對于雙向迭代器和隨機訪問迭代器，該值可以為負。

使用 distance()函數來返回到達另一個迭代器所需要的步驟。

注意

distance()函數是迭代的，也就是說，它遞增第三個參數。因此，你必須初始化該參數。未初始化該參數幾乎注定要失敗。

函數和函數對象

STL中，函數被稱為算法，也就是說它們和標準C庫函數相比，它們更為通用。STL算法通過重載operator()函數實現為模板類或模板函數。這些類用于創建函數對象，對容器中的數據進行各種各樣的操作。下面的幾節解釋如何使用函數和函數對象。

函數和斷言

經常需要對容器中的數據進行用戶自定義的操作。例如，你可能希望遍歷一個容器中所有對象的STL算法能夠回調自己的函數。例如

#include <iostream.h> #include <stdlib.h>???? // Need random(), srandom() #include <time.h>?????? // Need time() #include <vector>?????? // Need vector #include <algorithm>??? // Need for_each() ? #define VSIZE 24??????? // Size of vector vector<long> v(VSIZE);? // Vector object ? // Function prototypes void initialize(long &ri); void show(const long &ri); bool isMinus(const long &ri);? // Predicate function ? int main() { ? srandom( time(NULL) );? // Seed random generator ? ? for_each(v.begin(), v.end(), initialize);//調用普通函數 ? cout << "Vector of signed long integers" << endl; ? for_each(v.begin(), v.end(), show); ? cout << endl; ? ? // Use predicate function to count negative values ? // ? int count = 0; ? vector<long>::iterator p; ? p = find_if(v.begin(), v.end(), isMinus);//調用斷言函數 ? while (p != v.end()) { ??? count++; ??? p = find_if(p + 1, v.end(), isMinus); ? } ? cout << "Number of values: " << VSIZE << endl; ? cout << "Negative values : " << count << endl; ? ? return 0; } ? // Set ri to a signed integer value void initialize(long &ri) { ? ri = ( random() - (RAND_MAX / 2) ); ? //? ri = random(); } ? // Display value of ri void show(const long &ri) { ? cout << ri << "? "; } ? // Returns true if ri is less than 0 bool isMinus(const long &ri) { ? return (ri < 0); } ?

所謂斷言函數，就是返回bool值的函數。

函數對象

除了給STL算法傳遞一個回調函數，你還可能需要傳遞一個類對象以便執行更復雜的操作。這樣的一個對象就叫做函數對象。實際上函數對象就是一個類，但它和回調函數一樣可以被回調。例如，在函數對象每次被for_each()或find_if()函數調用時可以保留統計信息。函數對象是通過重載operator()()實現的。如果TanyClass定義了opeator()(),那么就可以這么使用：

TAnyClass object;? // Construct object object();????????? // Calls TAnyClass::operator()() function for_each(v.begin(), v.end(), object);

STL定義了幾個函數對象。由于它們是模板，所以能夠用于任何類型，包括C/C++固有的數據類型，如long。有些函數對象從名字中就可以看出它的用途，如plus()和multiplies()。類似的greater()和less-equal()用于比較兩個值。

注意

有些版本的ANSI C++定義了times()函數對象，而GNU C++把它命名為multiplies()。使用時必須包含頭文件<functional>。

一個有用的函數對象的應用是accumulate()?算法。該函數計算容器中所有值的總和。記住這樣的值不一定是簡單的類型，通過重載operator+()，也可以是類對象。

Listing 8. accum.cpp??

#include <iostream.h> #include <numeric>????? // Need accumulate() #include <vector>?????? // Need vector #include <functional>?? // Need multiplies() (or times()) ? #define MAX 10 vector<long> v(MAX);??? // Vector object ? int main() { ? // Fill vector using conventional loop ? // ? for (int i = 0; i < MAX; i++) ??? v[i] = i + 1; ? ? // Accumulate the sum of contained values ? // ? long sum = ??? accumulate(v.begin(), v.end(), 0); ? cout << "Sum of values == " << sum << endl; ? ? // Accumulate the product of contained values ? // ? long product = ??? accumulate(v.begin(), v.end(), 1, multiplies<long>());//注意這行 ? cout << "Product of values == " << product << endl; ? ? return 0; }

編譯輸出如下：

$ g++ accum.cpp $ ./a.out Sum of values == 55 Product of values == 3628800

『注意使用了函數對象的accumulate()的用法。accumulate() 在內部將每個容器中的對象和第三個參數作為multiplies函數對象的參數,multiplies(1,v)計算乘積。VC中的這些模板的源代碼如下：

????????// TEMPLATE FUNCTION accumulate

template<class _II, class _Ty> inline

????_Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V)

????{for (; _F != _L; ++_F)

????????_V = _V + *_F;

????return (_V); }

????????// TEMPLATE FUNCTION accumulate WITH BINOP

template<class _II, class _Ty, class _Bop> inline

????_Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V, _Bop _B)

????{for (; _F != _L; ++_F)

????????_V = _B(_V, *_F);

????return (_V); }

????????// TEMPLATE STRUCT binary_function

template<class _A1, class _A2, class _R>

????struct binary_function {

????typedef _A1 first_argument_type;

????typedef _A2 second_argument_type;

????typedef _R result_type;

????};

????????// TEMPLATE STRUCT multiplies

template<class _Ty>

????struct multiplies : binary_function<_Ty, _Ty, _Ty> {

????_Ty operator()(const _Ty& _X, const _Ty& _Y) const

????????{return (_X * _Y); }

????};

引言：如果你想深入了解STL到底是怎么實現的，最好的辦法是寫個簡單的程序，將程序中涉及到的模板源碼給copy下來，稍作整理，就能看懂了。所以沒有必要去買什么《STL源碼剖析》之類的書籍，那些書可能反而浪費時間。』

發生器函數對象

有一類有用的函數對象是“發生器”(generator)。這類函數有自己的內存，也就是說它能夠從先前的調用中記住一個值。例如隨機數發生器函數。

普通的C程序員使用靜態或全局變量 “記憶”上次調用的結果。但這樣做的缺點是該函數無法和它的數據相分離『還有個缺點是要用TLS才能線程安全』。顯然，使用類來封裝一塊：“內存”更安全可靠。先看一下例子：

Listing 9. randfunc.cpp

#include <iostream.h> #include <stdlib.h>??? // Need random(), srandom() #include <time.h>????? // Need time() #include <algorithm>?? // Need random_shuffle() #include <vector>????? // Need vector #include <functional>? // Need ptr_fun() ? using namespace std; ? // Data to randomize int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; vector<int> v(iarray, iarray + 10); ? // Function prototypes void Display(vector<int>& vr, const char *s); unsigned int RandInt(const unsigned int n); ? int main() { ? srandom( time(NULL) );? // Seed random generator ? Display(v, "Before shuffle:"); ? ? pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int> ??? ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);? // Pointer to RandInt()//注意這行 ? random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt); ? ? Display(v, "After shuffle:"); ? return 0; } ? // Display contents of vector vr void Display(vector<int>& vr, const char *s) { ? cout << endl << s << endl; ? copy(vr.begin(), vr.end(), ostream_iterator<int>(cout, " ")); ? cout << endl; } ? ? // Return next random value in sequence modulo n unsigned int RandInt(const unsigned int n) { ? return random() % n; }

編譯運行結果如下：

$ g++ randfunc.cpp $ ./a.out Before shuffle: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 After shuffle: 6 7 2 8 3 5 10 1 9 4

首先用下面的語句申明一個對象：

pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int> ? ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);

這兒使用STL的單目函數模板定義了一個變量ptr_RandInt，并將地址初始化到我們的函數RandInt()。單目函數接受一個參數，并返回一個值。現在random_shuffle()可以如下調用：

random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt); 在本例子中，發生器只是簡單的調用rand()函數。 ?

關于常量引用的一點小麻煩（不翻譯了，VC下將例子中的const去掉）

發生器函數類對象

下面的例子說明發生器函數類對象的使用。

Listing 10. fiborand.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm>?? // Need random_shuffle() #include <vector>????? // Need vector #include <functional>? // Need unary_function ? using namespace std; ? // Data to randomize int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; vector<int> v(iarray, iarray + 10); ? // Function prototype void Display(vector<int>& vr, const char *s); ? // The FiboRand template function-object class template <class Arg> class FiboRand : public unary_function<Arg, Arg> { ? int i, j; ? Arg sequence[18]; public: ? FiboRand(); ? Arg operator()(const Arg& arg); }; ? void main() { ? FiboRand<int> fibogen;? // Construct generator object ? cout << "Fibonacci random number generator" << endl; ? cout << "using random_shuffle and a function object" << endl; ? Display(v, "Before shuffle:"); ? random_shuffle(v.begin(), v.end(), fibogen); ? Display(v, "After shuffle:"); } ? // Display contents of vector vr void Display(vector<int>& vr, const char *s) { ? cout << endl << s << endl; ? copy(vr.begin(), vr.end(), ??? ostream_iterator<int>(cout, " ")); ? cout << endl; } ? // FiboRand class constructor template<class Arg> FiboRand<Arg>::FiboRand() { ? sequence[17] = 1; ? sequence[16] = 2; ? for (int n = 15; n > 0; n—) ??? sequence[n] = sequence[n + 1] + sequence[n + 2]; ? i = 17; ? j = 5; } ? // FiboRand class function operator template<class Arg> Arg FiboRand<Arg>::operator()(const Arg& arg) { ? Arg k = sequence[i] + sequence[j]; ? sequence[i] = k; ? i--; ? j--; ? if (i == 0) i = 17; ? if (j == 0) j = 17; ? return k % arg; }

編譯運行輸出如下:

$ g++ fiborand.cpp $ ./a.out Fibonacci random number generator using random_shuffle and a function object Before shuffle: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 After shuffle: 6 8 5 4 3 7 10 1 9

該程序用完全不通的方法使用使用rand_shuffle。Fibonacci 發生器封裝在一個類中，該類能從先前的“使用”中記憶運行結果。在本例中，類FiboRand?維護了一個數組和兩個索引變量I和j。

FiboRand類繼承自unary_function()?模板:

template <class Arg> class FiboRand : public unary_function<Arg, Arg> {...

Arg是用戶自定義數據類型。該類還定以了兩個成員函數，一個是構造函數，另一個是operator()（）函數，該操作符允許random_shuffle()算法象一個函數一樣“調用”一個FiboRand對象。

綁定器函數對象

一個綁定器使用另一個函數對象f()和參數值V創建一個函數對象。被綁定函數對象必須為雙目函數，也就是說有兩個參數,A和B。STL 中的幫定器有：

·????????bind1st()?創建一個函數對象，該函數對象將值V作為第一個參數A。

·????????bind2nd()創建一個函數對象，該函數對象將值V作為第二個參數B。

舉例如下：

Listing 11. binder.cpp

#include <iostream.h> #include <algorithm> #include <functional> #include <list> ? using namespace std; ? // Data int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; list<int> aList(iarray, iarray + 10); ? int main() { ? int k = 0; ? count_if(aList.begin(), aList.end(), ??? bind1st(greater<int>(), 8), k); ? cout << "Number elements < 8 == " << k << endl; ? return 0; }

Algorithm?count_if()計算滿足特定條件的元素的數目。?這是通過將一個函數對象和一個參數捆綁到為一個對象，并將該對象作為算法的第三個參數實現的。 注意這個表達式:

bind1st(greater<int>(), 8)

該表達式將greater<int>()和一個參數值8捆綁為一個函數對象。由于使用了bind1st()，所以該函數相當于計算下述表達式：

8 > q

表達式中的q是容器中的對象。因此，完整的表達式

count_if(aList.begin(), aList.end(), ? bind1st(greater<int>(), 8), k);

計算所有小于或等于8的對象的數目。

否定函數對象

所謂否定(negator)函數對象，就是它從另一個函數對象創建而來，如果原先的函數返回真，則否定函數對象返回假。有兩個否定函數對象：not1()和not2()。not1()接受單目函數對象，not2()接受雙目函數對象。否定函數對象通常和幫定器一起使用。例如，上節中用bind1nd來搜索q<=8的值：

? count_if(aList.begin(), aList.end(), ??? bind1st(greater<int>(), 8), k);

如果要搜索q>8的對象，則用bind2st。而現在可以這樣寫：

start = find_if(aList.begin(), aList.end(),not1(bind1nd(greater<int>(), 6)));

你必須使用not1，因為bind1nd返回單目函數。

總結：使用標準模板庫?(STL)

盡管很多程序員仍然在使用標準C函數，但是這就好像騎著毛驢尋找Mercedes一樣。你當然最終也會到達目標，但是你浪費了很多時間。

盡管有時候使用標準C函數確實方便(如使用sprintf()進行格式化輸出)。但是C函數不使用異常機制來報告錯誤，也不適合處理新的數據類型。而且標準C函數經常使用內存分配技術，沒有經驗的程序員很容易寫出bug來。.

C++標準庫則提供了更為安全，更為靈活的數據集處理方式。STL最初由HP實驗室的Alexander Stepanov和Meng Lee開發。最近，C++標準委員會采納了STL，盡管在不同的實現之間仍有細節差別。

STL的最主要的兩個特點：數據結構和算法的分離，非面向對象本質。訪問對象是通過象指針一樣的迭代器實現的；容器是象鏈表，矢量之類的數據結構，并按模板方式提供；算法是函數模板，用于操作容器中的數據。由于STL以模板為基礎，所以能用于任何數據類型和結構。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的三十分钟掌握STL(Using STL)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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