三十分钟掌握STL-教程
程序员文章站
2022-06-23 21:43:27
三十分钟掌握stl 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...
三十分钟掌握stl 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 stl概述 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。 要点 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） 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） 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） 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。 头文件 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 <string> #include <iterator> #include <algorithm> 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 #include container class <deque> deque <list> list <map> map, multimap <queue> queue, priority_queue <set> set, multiset <stack> stack <vector> vector, vector<bool> 名字空间 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; 迭代器 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。 迭代器的类型 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： · input iterators 提供对数据的只读访问。 · output iterators 提供对数据的只写访问 · forward iterators 提供读写操作，并能向前推进迭代器。 · bidirectional iterators提供读写操作，并能向前和向后操作。 · 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。 指针迭代器 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。listing 1, 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
#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:
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + size, 50);
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：
if (ip == iarray + size) ...
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：:
cout << *ip << " found in array" << endl;
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：
int* ip = find(iarray, iarray + size, 50);
if (ip != null) ... // ??? incorrect
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。 容器迭代器 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
#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;
}
注意用下面的方法显示搜索到的数据：
cout << "vector contains value " << *intiter << endl;
常量迭代器 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：
vector<int>::iterator first;
该语句创建了一个vector<int>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：:
first = intvector.begin();
*first = 123;
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：
const vector<int>::iterator result;
result = find(intvector.begin(), intvector.end(), value);
if (result != intvector.end())
*result = 123; // ???
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』 使用迭代器编程 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。 输入迭代器 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：
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，该算法可能陷入死循环。 输出迭代器 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
#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 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。 前推迭代器 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。
template <class forwarditerator, class t>
void replace (forwarditerator first,
forwarditerator last,
const t& old_value,
const t& new_value);
使用replace()将[first,last]范围内的所有值为old_value的对象替换为new_value。:
replace(vdouble.begin(), vdouble.end(), 1.5, 3.14159);
双向迭代器 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:
template <class bidirectionaliterator>
void reverse (bidirectionaliterator first,
bidirectionaliterator last);
使用reverse()函数来对容器进行逆向排序:
reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());
随机访问迭代器 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：
template <class randomaccessiterator>
void random_shuffle (randomaccessiterator first,
randomaccessiterator last);
使用方法：
random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());
迭代器技术 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。 流和迭代器 本书的很多例子程序使用i/o流语句来读写数据。例如：
int value;
cout << "enter value: ";
cin >> value;
cout << "you entered " << value << endl;
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
#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:
copy(v.begin(), v.end(),
ostream_iterator<int>(cout, "\t"));
第三个参数实例化了ostream_iterator<int>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：
$ 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
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：
ostream_iterator<int>(cout, "\n")
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。 插入迭代器 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:
list<double> dlist;
vector<double> dvector;
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：
copy(dvector.begin(), dvector.end(), front_inserter(dlist));
三种插入迭代器如下： · 普通插入器 将对象插入到容器任何对象的前面。 · front inserters 将对象插入到数据集的前面——例如，链表表头。 · 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
#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;
}
运行结果如下：
$ 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。 混合迭代器函数 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： · advance() 按指定的数目增减迭代器。 · distance() 返回到达一个迭代器所需（递增）操作的数目。 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。
使用 distance()函数来返回到达另一个迭代器所需要的步骤。
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。 函数和函数对象 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。 函数和断言 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
#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);//调用普通函数
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);//调用断言函数
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);
}
所谓断言函数，就是返回bool值的函数。 函数对象 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：
tanyclass object; // construct object
object(); // calls tanyclass::operator()() function
for_each(v.begin(), v.end(), object);
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<functional>。 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
#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>());//注意这行
cout << "product of values == " << product << endl;
return 0;
}
编译输出如下：
$ g++ accum.cpp
$ ./a.out
sum of values == 55
product of values == 3628800
『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： // 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。』 发生器函数对象 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
#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()//注意这行
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;
}
编译运行结果如下：
$ 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
首先用下面的语句申明一个对象：
pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int>
ptr_randint = ptr_fun(randint);
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：
random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_randint);
在本例子中，发生器只是简单的调用rand()函数。
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） 发生器函数类对象 下面的例子说明发生器函数类对象的使用。 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;
}
编译运行输出如下:
$ 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
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:
template <class arg>
class fiborand : public unary_function<arg, arg> {...
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。 绑定器函数对象 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： · 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。 · 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
#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()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:
bind1st(greater<int>(), 8)
该表达式将greater<int>()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：
8 > q
表达式中的q是容器中的对象。因此，完整的表达式
count_if(alist.begin(), alist.end(),
bind1st(greater<int>(), 8), k);
计算所有小于或等于8的对象的数目。 否定函数对象 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<=8的值：
count_if(alist.begin(), alist.end(),
bind1st(greater<int>(), 8), k);
如果要搜索q>8的对象，则用bind2st。而现在可以这样写：
start = find_if(alist.begin(), alist.end(), not1(bind1nd(greater<int>(), 6)));
你必须使用not1，因为bind1nd返回单目函数。 总结：使用标准模板库 (stl) 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。
#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:
iarray[20] = 50;
int* ip = find(iarray, iarray + size, 50);
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：
if (ip == iarray + size) ...
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：:
cout << *ip << " found in array" << endl;
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：
int* ip = find(iarray, iarray + size, 50);
if (ip != null) ... // ??? incorrect
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。 容器迭代器 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
#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;
}
注意用下面的方法显示搜索到的数据：
cout << "vector contains value " << *intiter << endl;
常量迭代器 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：
vector<int>::iterator first;
该语句创建了一个vector<int>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：:
first = intvector.begin();
*first = 123;
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：
const vector<int>::iterator result;
result = find(intvector.begin(), intvector.end(), value);
if (result != intvector.end())
*result = 123; // ???
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』 使用迭代器编程 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。 输入迭代器 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：
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，该算法可能陷入死循环。 输出迭代器 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
#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 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。 前推迭代器 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。
template <class forwarditerator, class t>
void replace (forwarditerator first,
forwarditerator last,
const t& old_value,
const t& new_value);
使用replace()将[first,last]范围内的所有值为old_value的对象替换为new_value。:
replace(vdouble.begin(), vdouble.end(), 1.5, 3.14159);
双向迭代器 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:
template <class bidirectionaliterator>
void reverse (bidirectionaliterator first,
bidirectionaliterator last);
使用reverse()函数来对容器进行逆向排序:
reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());
随机访问迭代器 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：
template <class randomaccessiterator>
void random_shuffle (randomaccessiterator first,
randomaccessiterator last);
使用方法：
random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());
迭代器技术 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。 流和迭代器 本书的很多例子程序使用i/o流语句来读写数据。例如：
int value;
cout << "enter value: ";
cin >> value;
cout << "you entered " << value << endl;
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
#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:
copy(v.begin(), v.end(),
ostream_iterator<int>(cout, "\t"));
第三个参数实例化了ostream_iterator<int>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：
$ 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
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：
ostream_iterator<int>(cout, "\n")
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。 插入迭代器 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:
list<double> dlist;
vector<double> dvector;
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：
copy(dvector.begin(), dvector.end(), front_inserter(dlist));
三种插入迭代器如下： · 普通插入器 将对象插入到容器任何对象的前面。 · front inserters 将对象插入到数据集的前面——例如，链表表头。 · 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
#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;
}
运行结果如下：
$ 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。 混合迭代器函数 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： · advance() 按指定的数目增减迭代器。 · distance() 返回到达一个迭代器所需（递增）操作的数目。 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。
使用 distance()函数来返回到达另一个迭代器所需要的步骤。
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。 函数和函数对象 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。 函数和断言 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
#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);//调用普通函数
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);//调用断言函数
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);
}
所谓断言函数，就是返回bool值的函数。 函数对象 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：
tanyclass object; // construct object
object(); // calls tanyclass::operator()() function
for_each(v.begin(), v.end(), object);
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<functional>。 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
#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>());//注意这行
cout << "product of values == " << product << endl;
return 0;
}
编译输出如下：
$ g++ accum.cpp
$ ./a.out
sum of values == 55
product of values == 3628800
『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： // 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。』 发生器函数对象 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
#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()//注意这行
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;
}
编译运行结果如下：
$ 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
首先用下面的语句申明一个对象：
pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int>
ptr_randint = ptr_fun(randint);
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：
random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_randint);
在本例子中，发生器只是简单的调用rand()函数。
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） 发生器函数类对象 下面的例子说明发生器函数类对象的使用。 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;
}
编译运行输出如下:
$ 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
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:
template <class arg>
class fiborand : public unary_function<arg, arg> {...
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。 绑定器函数对象 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： · 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。 · 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
#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()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:
bind1st(greater<int>(), 8)
该表达式将greater<int>()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：
8 > q
表达式中的q是容器中的对象。因此，完整的表达式
count_if(alist.begin(), alist.end(),
bind1st(greater<int>(), 8), k);
计算所有小于或等于8的对象的数目。 否定函数对象 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<=8的值：
count_if(alist.begin(), alist.end(),
bind1st(greater<int>(), 8), k);
如果要搜索q>8的对象，则用bind2st。而现在可以这样写：
start = find_if(alist.begin(), alist.end(), not1(bind1nd(greater<int>(), 6)));
你必须使用not1，因为bind1nd返回单目函数。 总结：使用标准模板库 (stl) 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。