STL实践指南（下）

STL实践指南  Practical Guide to STL
作者：Jeff Bogan
翻译：周翔

（接中篇）

游标（Iterator）

我说过游标是指针，但不仅仅是指针。游标和指针很像，功能很像指针，但是实际上，游标是通过重载一元的”*”和”->”来从容器中间接地返回一个值。将这些值存储在容器中并不是一个好主意，因为每当一个新值添加到容器中或者有一个值从容器中删除，这些值就会失效。在某种程度上，游标可以看作是句柄（handle）。通常情况下游标（iterator）的类型可以有所变化，这样容器也会有几种不同方式的转变：
iterator——对于除了vector以外的其他任何容器，你可以通过这种游标在一次操作中在容器中朝向前的方向走一步。这意味着对于这种游标你只能使用“++”操作符。而不能使用“--”或“+=”操作符。而对于vector这一种容器，你可以使用“+=”、“—”、“++”、“-=”中的任何一种操作符和“<”、“<=”、“>”、“>=”、“==”、“!=”等比较运算符。
reverse_iterator ——如果你想用向后的方向而不是向前的方向的游标来遍历除vector之外的容器中的元素，你可以使用reverse_iterator 来反转遍历的方向，你还可以用rbegin()来代替begin()，用rend()代替end()，而此时的“++”操作符会朝向后的方向遍历。
const_iterator ——一个向前方向的游标，它返回一个常数值。你可以使用这种类型的游标来指向一个只读的值。
const_reverse_iterator ——一个朝反方向遍历的游标，它返回一个常数值。

Set和Map中的排序

除了类型和值外，模板含有其他的参数。你可以传递一个回调函数（通常所说的声明“predicate”——这是带有一个参数的函数返回一个布尔值）。例如，如果你想自动建立一个集合，集合中的元素按升序排列，你可以用简明的方法建立一个set类：

set <int, greater<int> > set1

greater 是另一个模板函数（范型函数），当值放置在容器中后，它用来为这些值排序。如果你想按降序排列这些值，你可以这样写：

set <int, less<int> > set1

在实现算法时，将声明（predicate）作为一个参数传递到一个STL模板类中时会遇到很多的其他情况，下面将会对这些情况进行详细描述。

STL 的烦恼之二——错误信息

这些模板的命名需要对编译器进行扩充，所以当编译器因某种原因发生故障时，它会列出一段很长的错误信息，并且这些错误信息晦涩难懂。我觉得处理这样的难题没有什么好办法。但最好的方法是去查找并仔细研究错误信息指明代码段的尾端。还有一个烦恼就是：当你双击错误信息时，它会将错误指向模版库的内部代码，而这些代码就更难读了。一般情况下，纠错的最好方法是重新检查一下你的代码，运行时忽略所有的警告信息。

算法（Algorithms）

算法是模板中使用的函数。这才真正开始体现STL的强大之处。你可以学习一些大多数模板容器中都会用到的一些算法函数，这样你可以通过最简便的方式进行排序、查找、交换等操作。STL中包含着一系列实现算法的函数。比如：sort(vec.begin()+1, vec.end()-1)可以实现对除第一个和最后一个元素的其他元素的排序操作。
容器自身不能使用算法，但两个容器中的游标可以限定容器中使用算法的元素。既然这样，算法不直接受到容器的限制，而是通过采用游标，算法才能够得到支持。此外，很多次你会遇到传递一个已经准备好了的函数（以前提到的声明：predicate）作为参数，你也可以传递以前的旧值。
下面的例子演示了怎样使用算法：

//程序：测试分数统计
//目的：通过对向量中保存的分数的操作说明怎样使用算法

#include <algorithm>  //如果要使用算法函数，你必须要包含这个头文件。
#include <numeric>  // 包含accumulate（求和）函数的头文件
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int testscore[] = {67, 56, 24, 78, 99, 87, 56};

//判断一个成绩是否通过了考试
bool passed_test(int n)
{
  return (n >= 60);
}

// 判断一个成绩是否不及格
bool failed_test(int n)
{
  return (n < 60);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  int total;
  // 初始化向量，使之能够装入testscore数组中的元素
  vector <int> vecTestScore(testscore,
     testscore + sizeof(testscore) / sizeof(int));
  vector <int>::iterator vi;

  // 排序并显示向量中的数据
  sort(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());
  cout << "Sorted Test Scores:" << endl;
  for (vi=vecTestScore.begin(); vi != vecTestScore.end(); vi++)
  {  cout << *vi << ", ";  }
  cout << endl;

  // 显示统计信息

  // min_element 返回一个 _iterator_ 类型的对象，该对象指向值最小的那个元素。
  //“*”运算符提取元素中的值。
  vi = min_element(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());
  cout << "The lowest score was " << *vi << "." << endl;

  //与min_element类似，max_element是选出最大值。
  vi = max_element(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end());
  cout << "The highest score was " << *vi << "." << endl;

  // 使用声明函数（predicate function，指vecTestScore.begin()和vecTestScore.end()）来确定通过考试的人数。
  cout << count_if(vecTestScore.begin(), vecTestScore.end(), passed_test) <<
    " out of " << vecTestScore.size() <<
    " students passed the test" << endl;

  // 确定有多少人考试挂了
  cout << count_if(vecTestScore.begin(),
    vecTestScore.end(), failed_test) <<
    " out of " << vecTestScore.size() <<
    " students failed the test" << endl;

  //计算成绩总和
  total = accumulate(vecTestScore.begin(),
     vecTestScore.end(), 0);
  // 计算显示平均成绩
  cout << "Average score was " <<
    (total / (int)(vecTestScore.size())) << endl;

  return 0;
}

Allocator（分配器）

Allocator用在模板的初始化阶段，是为对象和数组进行分配内存空间和释放空间操作的模板类。它在各种情况下扮演着很神秘的角色，它关心的是高层内存的优化，而且对黑盒测试来说，使用Allocator是最好的选择。通常，我们不需要明确指明它，因为它们通常是作为不用添加的缺省的参数出现的。如果在专业的测试工作中出现了Allocator，你最好搞清楚它是什么。

Embed Templates（嵌入式模版）和Derive Templates（基模板）

每当你使用一个普通的类的时候，你也可以在其中使用一个STL类。它是可以被嵌入的：

class CParam
{
  string name;
  string unit;
  vector <double> vecData;
};

或者将它作为一个基类：

class CParam : public vector <double>
{
  string name;
  string unit;
};

STL模版类作为基类时需要谨慎。这需要你适应这种编程方式。

模版中的模版

为构建一个复杂的数据结构，你可以将一个模板植入另一个模板中（即“模版嵌套”）。一般最好的方法是在程序前面使用typedef关键字来定义一个在另一个模板中使用的模版类型。

// 程序：在向量中嵌入向量的演示。
//目的：说明怎样使用嵌套的STL容器。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

typedef vector <int> VEC_INT;

int inp[2][2] = {{1, 1}, {2, 0}}; 
  // 要放入模板中的2x2的正则数组

int main(int argc, char* argv[])
{
  int i, j;
  vector <VEC_INT> vecvec;
  // 如果你想用一句话实现这样的嵌套，你可以这样写：
  // vector <vector <int> > vecvec;
 
  // 将数组填入向量
  VEC_INT v0(inp[0], inp[0]+2); 
    // 传递两个指针
    // 将数组中的值拷贝到向量中
  VEC_INT v1(inp[1], inp[1]+2);

  vecvec.push_back(v0);
  vecvec.push_back(v1);

  for (i=0; i<2; i++)
  {
    for (j=0; j<2; j++)
    {
      cout << vecvec[i][j] << "  ";
    }
    cout << endl;
  }
  return 0;
}

// 输出：
// 1 1
// 2 0

虽然在初始化时很麻烦，一旦你将数据填如向量中，你就实现了一个变长的可扩充的二维数组（大小可扩充直到使用完内存）。根据实际需要，可以使用各种容器的嵌套组合。

总结

STL是有用的，但是使用过程中的困难和麻烦是再所难免的。就像中国人所说的：“如果你掌握了它，便犹如虎添翼。”

相关链接：
Josuttis Website ：http://www.josuttis.com/
Pretty Good Initialization Library ：http://www.codeproject.com/vcpp/stl/PGIL.asp

 

（全文完）