STL——泛型编程
1、指针的算术运算
对于一个存储int数据的vector,我们要查找某值是否存在于其中,采用下标操作的做法如下:
int* find(const vector<int> &vec, int value)
{
for(int i = 0; i < vec.size(); i++)
{
if(vec[i] == value)
return &vec[i];
}
return 0;
}
此函数对于存储int型数据的vector实用,但是如果对于其他类型的数据呢?为了达到这个目的,我们使用function template的形式:
template <typename elemType>
elemType* find(const vector<elemType> &vec, const elemType &value)
{
for(int i = 0; i < vec.size(); i++)
{
if(vec[i] == value)
return &vec[i];
}
return 0;
}
现在,新任务出现了,我们需要让这样一个函数能处理vector和array的元素。对于这个问题,我们的解决办法是,传参容器中的元素而不是指明的容器。
对于array,要传入容器中的元素,可以使用array的首尾元素的指针,即:
template <typename elemType>
elemType* find(const elemType *first, const elemType *last, const elemType &value)
{
if(!first || !last)
return 0;
for(;first != last; first++)
{
if(*first == value)
return first;
}
return 0;
}
对于vector,由于其为连续存储结构,同样可以使用此方式,传入容器的首尾元素指针:
vector<string> svec;
find(&svec[0], &svec[svec.size()], search_value); //当然,首先得保证vector不为空,这里不做多的描述
到此为止,我们可以使用同样的find函数来查找vector和array中的指定元素了,但是此时,又有个新任务,需要find支持list的元素查找。因为list不是连续存储的,所以在find函数体内,就不能使用指针的++运算来获取下一个元素的地址了。
为了解决这个问题,我们在指针的行为之上提供一层抽象化机制,这个机制可以屏蔽掉vector和list的指针操作行为,使用户在find中看不到指针的操作,从而看到vector和list的操作一样,这样就可以将find函数应用于所有的容器类。
2、Iterators(泛型指针)
这层抽象化机制,即iterator类,跟指针的操作类似,主要提供运算有:++,*,==,!=
定义这样一个类,我们需要知道两个信息
(1)迭代对象类型(即容器类型),这可以决定怎么存取下一个元素
(2)迭代器指向的元素类型,决定*(取值,类似指针的*)操作的返回值
例如:
vector<string>::iterator iter; //iter为vector容器类型的迭代器,指向的元素类型为string类型。
“;;”符号标识迭代器为容器类中的嵌套类型。
那么现在的find函数为:
template <typename IteratorType, typename elemType>
elemType* find(IteratorType first, IteratorType last, const elemType &value)
{
for(;first != last; first++)
{
if(*first == value)
return first;
}
return last;
}
此版本的find函数还不够弹性,原因在于,传入的elemType类型value并不一定支持“==”运算。这个问题的解决办法在于,传入一个函数指针,利用这个函数指针调用的函数来判断,从而取代“==”。这种方法将在后面介绍。
3、泛型算法函数
头文件:#include<algorithm>
搜索算法:find(),count(),adjacent_find(),find_if(),count_if(),binary_search(),find_first_of().
排序算法:merge(),partial_sort(),partition(),random_shuffle(),reverse(),rotate(),sort().
复制删除替换算法:copy(),remove(),remove_if(),replace(),replace_if(),swap(),unique().
关系算法:equal(),includes(),mismatch().
生成与质变算法:fill(),for_each(),generate(),transform().
数值算法:accmulate(),adjacent_difference(),partial_sum(),inner_product().
集合算法:set_union(),set_difference().
4、设计一个泛型算法
需求:找出一组数据中小于10的数
首先想到的算法就是将这组数据中的每个数与10对比,然后满足条件的存储起来。然而,如果需求改变为小于11或者大于10,那么原来的函数就不能用了,所以考虑到这个问题,实现如下算法:
bool less_than(int num1, int num2)
{
return num1 < num2 ? True : False;
}
bool greater_than(int num1, int num2)
{
return num1 > num2 ? True : False;
}
vector<int> filter(const vector<int> &vec, int filter_value, bool (*judge)(int, int))
{
vector<int> vecRe;
vector<int>::iterator itBegin = vec.begin();
vector<int>::iterator itEnd = vec.end();
for(;itBegin != itEnd; itBegin++)
{
if(judge(*itBegin, filter_value))
{
vecRe.push_back(*itBegin);
}
}
return vecRe;
}
当然,还可以使用template实现更加泛型的方法,并且使用function object替代函数指针来提高效率,这里就不讨论了。
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