C++笔记十（STL与泛型编程）

本周内容
（1）一个万能的hash function
（2）Tuple用例
（3）Type traits以及traits 实现
（4）cout
（5）moveable元素对于容器速度效能的影响

一 一个万用的hash function

• 但使用以hash table为底层的容器时，遇到一个难题，必须要为放的元素写一个hash function。正如东西是由原子分子组成一样，在计算机编程里面，所有的data也是由原始的整数、浮点数、字符串组成的，基本的数值型这些本身都有hash function，他们的hash function传回来的就是自己。有没有可能把一个设计出来的数据结构，一个元素，把它拆分开来，然后把它各自的hash code（hash function产生hash code）加起来，就变成这个元素的hash code，可以不可以这样做呢，好像言之成理。所谓的hash function是将将产生的hash code做到越乱越好，不要重复。
• 下一段代码是hash function的写法形式：

#include
class Customer {
...
};
//-------------------------形式1成员函数---------------------
class CustomerHash
{
public:
    std::size_t operator()(const Customer& c) const {
    return...
};
//-----------------------------------------------------------
unordered_set custset;
//形式1模板参数只需要填元素类型和函数类型就可以，自动产生函数对象被调用
//-------------------------形式2一般函数---------------------
size_t customer_hash_func(const Customer& c){
    return...
};
//-----------------------------------------------------------
unordered_set
custset(20,customer_hash_func);
//形式2模板参数需要填元素类型和函数类型，创建容器时候还要把真正的函数地址放进来

• 将每个hash code相加太过天真：元素容易碰撞，每个篮子挂的元素多，查找慢。从TR1开始有了下面1234帮你写hash function。typename...表示可以接受任意多的模板参数。
• 借由variadie templates这种语法，可以放任意元素个数，任意类型的参数。

• 9e3779b9是黄金比例的应用。

  
  
  

  一个万用的hash function.png

• 还有第三种形式实现，那就是通过对自己的元素作一个偏特化版本实现hash function。G4.9以后有了string的偏特化版本。

  
  
  

  偏特化实现hash function.png

二 tuple用例

• C++11中的tuple（元组）是一个固定大小的不同类型值的集合，是泛化的std::pair。我们可以把他当做一个通用的结构体来用，不需要创建结构体又获取结构体的特征，在某些情况下可以取代结构体使程序更简洁，直观。tuple可以指定任意类型元素。

• 通过继承自己（尾部的部分）实现递归。
  GNC4.8 tuple实作如下：

  
  
  

  tuple实作.png
  
  

  tuple用例如下：

  
  
  

  tuple用例.png

三 Type traits以及traits 实现

• G2.9的type traits写的非常简单，泛化版本（默认）六个typedef，拷贝构造、析构函数等都是重要的，意味着如果要拷贝一百万个数据，要调用一百万个拷贝构造函数、析构函数。如果你写出一个类型，知道那个类型不重要，那就可以为此写一个特化版本，说这些函数都不重要。

• 设计一个复数，有实部和虚部，不必为他写析构函数、拷贝构造函数、拷贝赋值函数，因为不写的话编译器有一个默认版本，那个版本所作的功能已经够了，复数的拷贝是一个位一个位拷贝，不需要特别做事情，不需要写析构函数，因为他马上就“死掉了”。复数没有指针，这些都不重要。

  
  
  

  type traits.png
  
  

  以下是type traits测试：

  
  
  

  type traits测试.png
• 一个类带有指针一定要写析构函数，不带指针多半不用写。

• 以下是测试结果，将string丢到里面，右边是一些类型的反馈，1代表是，0代表不是。

  
  
  

  type traits测试.png
• 多态（polymorphic）类是一种有声明或者继承了虚函数的类。
• 新版本不用像旧版本一样还要写偏特化版本来配合它。

那么type traits是怎么实现的呢，以is_void为例，它先要将const和volatile（多线程用到，易挥发）拿掉，用remove_cv函数实现，remove_const和remove_volatile各用一个泛化和偏特化版本的函数来使得传入的是否有const（volatile）都会去掉这两个。然后再进入_is_void_helper，如果是void那么传回真，如果不是则传回假，也是用泛化和偏特化。

type traits—is_void.png

四 cout

cout是一个类的对象，extern表示cout可以被外界看到，它能接受这么多类型是因为它作了大量的<<重载。如果你想写自己的类型，那么就要仿照写出<<的重载。

cout.png

五 moveable元素对于容器速度效能的影响

buf分别用moveable和non-moveable以insert的方式放进来，红黑树和哈希表的容器，你只要insert，那么它就会落在该落的地方，但是vector、list、deque你要insert必须要告诉它哪里insert。stl里的insert提供插入位置选择，但对于关联式容器，就算指定插入位置，如果不合理，他还是落在它应该落在的地方。

• vector放三百万个元素，而拷贝构造函数却调用了七百多万次，是因为vector的成长是两倍两倍的，在成长的过程中引发拷贝构造。如果一开始指定有足够大的vector，就不会有这么大的拷贝构造。
  • moveable和non-moveable的效率差别很大
  • move copy和copy效率差别很大
• list、deque、关联式容器放三百万个元素，拷贝构造也调用三百万次，这是因为他们不像vector是连续的内存空间。
  • moveable和non-moveable的效率差别不大
  • move copy和copy效率差别不大
• 虽然list、deque、关联式容器一开始放元素moveable和non-moveable的效率差别不大，但是后来的操作也会影响。

下面是moveable class源代码，move其实是一种浅拷贝，不过他多了一个将原来的指针打断的操作。

moveable class源代码.png

moveable class 源代码.png

用move版本的条件是：move以后原来的东西不再使用。下图代码中V1type（buf）是一个临时对象，放进去以后就消失了，所以会调用move版本，而c1不是临时对象，c11（c1）时不会调用move版本。如果有信心可以调用move版本，那就可以像下面代码一样加上std::move，但是必须确保接下来不会再用到c1。

moveable测试.png

• std::string有moveable版本的拷贝构造和拷贝赋值。