[学习]C++ STL（自定义泛型算法）

本文，记录C++ STL 实现自定义泛型算法。

支撑C++成熟的STL是：

1. 容器（vector、list、queue、stack、map、set等）
2. 泛型算法（sort、find、merge、replace等）

实现上述的关键是：

1. function template技术，达到“与操作对象的类型相互独立”的目的。
2. 一对iterator（first和last），标示我们需要迭代的范围，实现“与容器无关”的诀窍，就是不要直接在容器上进行操作。

容器在此不展开，在此专门讲述STL::generic algorithm。

下面，整理自《Essential C++》对泛型算法的推导。从C的指针（结合函数指针）逐渐推理到C++的泛型算法，整个过程：证明泛型的通用性与实用性，加深对泛型的理解。最重要的是：这对以后自己构建泛型算法，有了根的基础。

最终目标：

1. 元素类型无关
2. 操作类型无关
3. 容器类型无关

包含文件：

备注：容器自行添加。

函数实现功能：从一个vector内找出小于10的所有元素。

vector less_than_10(const vector &vec)
{
     vector nvec;
     for(int ix = 0; ix < vec.size(); ++ix)
          if(vec[ix] < 10)
               nvec.push_back(vec[ix]);
     return nvec;
}

突破：

1. 实现题目基本要求，编译通过，运行正确。

vector less_than(const vector &vec, int less_than_val)
{
     vector nvec;
     for(int ix = 0; ix < vec.size(); ++ix)
          if(vec[ix] < less_than_val)
               nvec.push_back(vec[ix]);
     return nvec;
}

突破：

1. 函数功能扩展：任意服务对象（添加了less_than_val参数），函数通用性增强。

vector filter(const vector &vec, int filter_val, bool (*pred)(int, int))
{
     vector nvec;
     for(int ix = 0; ix < vec.size(); ++ix)
          if(pred(vec[ix], filter_val))
               nvec.push_back(vec[ix]);
     return nvec;
}

bool less_than(int v1, int v2)
{
     return v1 < v2 ? ture : false;
}
bool greater_than(int v1, int v2)
{
     return v1 > v2 ? ture : false;
}

突破：

1. 操作类型无关：可以自行定义操作类型（这里指：比较操作），如上述代码有小于、大于操作。

vector filter(const vector &vec, int val, less <)
{
     vector nvec;
     vector::const_iterator iter=vec.begin();
     while((iter =
               find_if(iter, vec.end(),
                         bind2nd(lt, val))) != vec.end() )
     {
               nvec.push_back(*iter);
               iter ++;
     }
     return nvec;
}

突破：

1. 使用C++的function object，从指针函数调用（call调用）转到inline函数，提高性能。
2. 传递function object实现，传递某组行为给函数。
3. 更加统一化，使用function object adapter与function object结合。
4. 继而使用iterator，实现元素类型无关的前提之一，不直接操作容器元素（避免vector连续、list不连续时，指针无效递增问题）。

template 
OutputIterator
filter( InputIterator first, InputIterator last,
        OutputIterator at,
        const ElemType &val, Comp pred )
{
    while (( first =
             find_if( first, last,
                      bind2nd( pred, val ))) != last )
    {
             cout << "found value: " << *first << endl;
             // assign value, then advance both iterators
             *at++ = *first++;
    }
    return at;
}

突破：

1. 元素类型无关：包括输入输出，更不管是int还是float
2. 容器类型无关：容器不指定array还是vector，亦或是list
3. 操作类型直接有用户输入，完全自定义。

综上可见，泛型算法的三个目标已经实现：

1. 元素类型无关
2. 容器类型无关
3. 操作类型无关