C++: 泛型编程

泛型编程也是C++多态的一种重要形式，其通过模板来实现代码的重用。一般而言，泛型编程将算法与数据结构分离，通过Template的形式，使得算法能够特化成不同的数据类型。下面来感受一下泛型编程的神奇之处。

实现一个线性Find函数

template 
Iterator Find(Iterator begin, Iterator end, const T& value)
{
    while(begin != end && *begin != value)
        begin++;
    return begin;
};

上述是一个泛型函数，通过传入所要查询的数据集的起点与终点迭代器，以及目标值，如查询到目标值，则返回对应的迭代器，否则返回end。只要我们传入的数据集的迭代器支持线性的迭代，就都可以使用这个Find函数来进行查询，如：

    vector data = {1, 2, 3 ,4 ,5};
    auto res = Find(data.begin(), data.end(), 4);

    ///  list data = {1, 2, 3, 4, 5};
    ///  auto res = Find(data.begin(), data.end(), 4);

    ///  array data = { "hello", "world"};
    ///  auto res = tfind(data.begin(), data.end(), "hello");

    if(res != data.end())
        cout << *res << endl;
    else
        cout << "Not Found" << endl;
    return 0;

如上，因为vector, array等支持线性迭代，所以可以在不用更改Find的情况下实现不同类型数据的查询。那这个迭代器能否用于二叉树，邻接表等更加复杂的数据结构呢？当然可以，只要我们实现按照这些数据结构的遍历方式，实现一个对应的Iterator，便可将上面的Find函数用于这些数据结构上了。
那为了让我们的Iterator能够用于上面的Find函数，我们需要什么接口呢？仔细观察，需要：

• 重载==和!=
• 重载++
• 重载*
  下面，我们来实现一个链表的Iterator

实现一个链表的Iterator

首先，定义一个链表的节点：

template 
class list_node
{
public:
    T value;
    list_node* next;
    explicit list_node(T t)
    {
        value = t;
        next = nullptr;
    }
    bool operator == (const T t)const
    {
        return value == t;
    }
    bool operator != (const T t)const
    {
        return value != t;
    }
};

上述是一个模板类，内部有一个模板变量，并重载了==和!=操作符。接下来，我们来实现上述list_node的Iterator:

template 
class list_iterator
{
private:
    node* curr_ptr;
public:
    explicit list_iterator(node* p = nullptr) : curr_ptr(p){};
    node& operator * () const
    {
        return *curr_ptr;
    }
    node* get () const
    {
        return curr_ptr;
    }
    node* operator -> () const
    {
        return curr_ptr;
    }

    list_iterator& operator ++ ()
    {
        curr_ptr = curr_ptr->next;
        return *this;
    }

    list_iterator& operator ++ (int)
    {
        this->operator++();
        return *this;
    }

    bool operator == (const list_iterator& src) const
    {
        return src.get() == curr_ptr;
    }

    bool operator != (const list_iterator& src) const
    {
        return src.get() != curr_ptr;
    }
};

在重载++时，我们依据list_node的实际情况，使用next指针得到下一个元素，测试如下：

int main()
{
  auto n1 = new list_node(1);
  auto n2 = new list_node(2);
  auto n3 = new list_node(3);

  n1->next = n2;
  n2->next = n3;

  auto res = Find(list_iterator>(n1), 
                  list_iterator>(),
                  3);

  if (res.get())
      cout << res->value << endl;
  else
      cout << "Not found" << endl;

  return 0;
}

这里使用list_iterator>()作为end，注意，Find返回的是一个Iterator,而这个Iterator具体有什么方法使我们自己来实现的。