譯者：kary

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STL概述

STL的一個重要特點是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shù)是完全通用的,，你可以用它來操作幾乎任何數(shù)據(jù)集合，包括鏈表，容器和數(shù)組,。

要點

STL算法作為模板函數(shù)提供。為了和其他組件相區(qū)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?qū)ο蟮?。為了具有足夠通用性?/span>STL主要依賴于模板而不是封裝,，繼承和虛函數(shù)（多態(tài)性）——OOP的三個要素。你在STL中找不到任何明顯的類繼承關(guān)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(nèi)聯(lián)函數(shù)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(yōu)化來保證內(nèi)聯(lián)擴展,。STL提供了大量的模板類和函數(shù),，可以在OOP和常規(guī)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(shù)據(jù)類型,。下面的小節(jié)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，如list，vector,，和deques ,，以模板類的方法提供。為了訪問容器中的數(shù)據(jù),，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(shù)據(jù)的模板函數(shù)。例如,，STL用sort()來對一個vector中的數(shù)據(jù)進行排序,，用find()來搜索一個list中的對象。函數(shù)本身與他們操作的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和類型無關(guān),，因此他們可以在從簡單數(shù)組到高度復雜容器的任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(guī)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(xiàn)之間都可能不同,，你應(yīng)該避免使用這些名字來引用這些頭文件。為了確?？梢浦残?，使用相應(yīng)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

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(shù),，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(xiàn)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(shù)組索引,，也可以認為是一種迭代器,。

迭代器有各種不同的創(chuàng)建方法。程序可能把迭代器作為一個變量創(chuàng)建,。一個STL容器類可能為了使用一個特定類型的數(shù)據(jù)而創(chuàng)建一個迭代器,。作為指針，必須能夠使用*操作符類獲取數(shù)據(jù),。你還可以使用其他數(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)的只讀訪問。

·        Output iterators 提供對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中隨機移動。

盡管各種不同的STL實現(xiàn)細節(jié)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(guān)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(guān)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(shù)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(shù)組。由于是全局變量,，所以運行時數(shù)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(shè)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(shù)接受三個參數(shù)。頭兩個定義了搜索的范圍,。由于C和C++數(shù)組等同于指針,，表達式iarray指向數(shù)組的第一個元素。而第二個參數(shù)iarray + SIZE等同于past-the-end 值,，也就是數(shù)組中最后一個元素的后面位置,。第三個參數(shù)是待定位的值，也就是50,。find()函數(shù)返回和前兩個參數(shù)相同類型的迭代器,，這兒是一個指向整數(shù)的指針ip。

提示

必須記住STL使用模板,。因此,，STL函數(shù)自動根據(jù)它們使用的數(shù)據(jù)類型來構(gòu)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(nèi)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(shù)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(shù)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(guī)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(shù)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(chuàng)建了一個矢量容器（STL的和數(shù)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(shù)據(jù)：

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

first = intVector.begin();

*first = 123;

這種賦值對于大多數(shù)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(shù)據(jù)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(jīng)見到了迭代器的一些例子,，現(xiàn)在我們將關(guān)注每種特定的迭代器如何使用。由于使用迭代器需要關(guān)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(nèi)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(shù)據(jù),；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(shù)是如何使用它們的,，現(xiàn)在來看一下find()模板函數(shù)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(huán),。

輸出迭代器

輸出迭代器缺省只寫,，通常用于將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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(shù):

template <class BidirectionalIterator>

void reverse (BidirectionalIterator first,

              BidirectionalIterator last);

使用reverse()函數(shù)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(shù)據(jù),，并能用于讀寫數(shù)據(jù)（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(shù)使用隨機訪問迭代器。隨機訪問迭代器可以使用關(guān)系操作符作比較,。

random_shuffle() 函數(shù)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(shù)

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(shù),。

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(shù)據(jù),。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(shù),。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(shù)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(shù)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?shù)絚out輸出流對象中:

copy(v.begin(), v.end(),

  ostream_iterator<int>(cout, "\t"));

第三個參數(shù)實例化了ostream_iterator<int>類型，并將它作為copy()函數(shù)的輸出目標迭代器對象,。“\t”字符串是作為分隔符,。運行結(jié)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(gòu)造函數(shù)有兩個參數(shù)：一個ostream對象和一個string值,。因此可以象下面一樣簡單地創(chuàng)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)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(shè)置為past-the-end 值,。最后的copy()函數(shù)將iArray的值附加到鏈表的后部,。

混合迭代器函數(shù)

在涉及到容器和算法的操作中，還有兩個迭代器函數(shù)非常有用：

·        advance() 按指定的數(shù)目增減迭代器,。

·        distance() 返回到達一個迭代器所需（遞增）操作的數(shù)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(shù)接受兩個參數(shù)。第二個參數(shù)是向前推進的數(shù)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(shù)來返回到達另一個迭代器所需要的步驟,。

注意

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

函數(shù)和函數(shù)對象

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

函數(shù)和斷言

經(jīng)常需要對容器中的數(shù)據(jù)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(diào)自己的函數(shù),。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(diào)用普通函數(shù)

  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(diào)用斷言函數(shù)

  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(shù)，就是返回bool值的函數(shù),。

函數(shù)對象

除了給STL算法傳遞一個回調(diào)函數(shù),，你還可能需要傳遞一個類對象以便執(zhí)行更復雜的操作。這樣的一個對象就叫做函數(shù)對象,。實際上函數(shù)對象就是一個類,，但它和回調(diào)函數(shù)一樣可以被回調(diào)。例如,，在函數(shù)對象每次被for_each()或find_if()函數(shù)調(diào)用時可以保留統(tǒng)計信息,。函數(shù)對象是通過重載operator()()實現(xiàn)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(shù)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(shù)據(jù)類型,，如long,。有些函數(shù)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(shù)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(shù)對象的應(yīng)用是accumulate() 算法。該函數(shù)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(shù)對象的accumulate()的用法,。accumulate() 在內(nèi)部將每個容器中的對象和第三個參數(shù)作為multiplies函數(shù)對象的參數(shù),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(xiàn)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,?！?/span>

發(fā)生器函數(shù)對象

有一類有用的函數(shù)對象是“發(fā)生器”(generator)。這類函數(shù)有自己的內(nèi)存,，也就是說它能夠從先前的調(diào)用中記住一個值,。例如隨機數(shù)發(fā)生器函數(shù),。

普通的C程序員使用靜態(tài)或全局變量 “記憶”上次調(diào)用的結(jié)果。但這樣做的缺點是該函數(shù)無法和它的數(shù)據(jù)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(nèi)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(jié)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(shù)模板定義了一個變量ptr_RandInt,，并將地址初始化到我們的函數(shù)RandInt(),。單目函數(shù)接受一個參數(shù)，并返回一個值?，F(xiàn)在random_shuffle()可以如下調(diào)用：

random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);

在本例子中,，發(fā)生器只是簡單的調(diào)用rand()函數(shù)。

關(guān)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(fā)生器函數(shù)類對象

下面的例子說明發(fā)生器函數(shù)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(fā)生器封裝在一個類中,，該類能從先前的“使用”中記憶運行結(jié)果,。在本例中，類FiboRand 維護了一個數(shù)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(shù)據(jù)類型,。該類還定以了兩個成員函數(shù)，一個是構(gòu)造函數(shù),，另一個是operator()（）函數(shù),，該操作符允許random_shuffle()算法象一個函數(shù)一樣“調(diào)用”一個FiboRand對象。

綁定器函數(shù)對象

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

·        bind1st() 創(chuàng)建一個函數(shù)對象,，該函數(shù)對象將值V作為第一個參數(shù)A,。

·        bind2nd()創(chuàng)建一個函數(shù)對象,，該函數(shù)對象將值V作為第二個參數(shù)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(shù)目。 這是通過將一個函數(shù)對象和一個參數(shù)捆綁到為一個對象,，并將該對象作為算法的第三個參數(shù)實現(xiàn)的,。 注意這個表達式:

bind1st(greater<int>(), 8)

該表達式將greater<int>()和一個參數(shù)值8捆綁為一個函數(shù)對象。由于使用了bind1st(),，所以該函數(shù)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(shù)目,。

否定函數(shù)對象

所謂否定(negator)函數(shù)對象,，就是它從另一個函數(shù)對象創(chuàng)建而來,，如果原先的函數(shù)返回真，則否定函數(shù)對象返回假,。有兩個否定函數(shù)對象：not1()和not2(),。not1()接受單目函數(shù)對象，not2()接受雙目函數(shù)對象,。否定函數(shù)對象通常和幫定器一起使用,。例如，上節(jié)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(xiàn)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(shù),。

總結(jié)：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(shù),，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(shù)確實方便(如使用sprintf()進行格式化輸出)。但是C函數(shù)不使用異常機制來報告錯誤,，也不適合處理新的數(shù)據(jù)類型,。而且標準C函數(shù)經(jīng)常使用內(nèi)存分配技術(shù)，沒有經(jīng)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(shù)據(jù)集處理方式。STL最初由HP實驗室的Alexander Stepanov和Meng Lee開發(fā),。最近,，C++標準委員會采納了STL，盡管在不同的實現(xiàn)之間仍有細節(jié)差別,。

STL的最主要的兩個特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的分離,，非面向?qū)ο蟊举|(zhì)。訪問對象是通過象指針一樣的迭代器實現(xiàn)的,；容器是象鏈表,，矢量之類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并按模板方式提供,；算法是函數(shù)模板,，用于操作容器中的數(shù)據(jù)。由于STL以模板為基礎(chǔ),，所以能用于任何數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu),。