STL源码剖析学习原因案例解析（二）

前面STL源码剖析六大功能组件与运用（一）说了那么多ＳＴＬ的优势，说了好像没说，现在我将使用案例解析来确切让你感觉到什么才是完美！

一共有三个版本版

版本一（黑暗时代）：

１在STL还没有降生的"黑暗时代"，C++程序员要完成前面所提到的那些功能，需要做很多事情（不过这比起C程序来，似乎好一点）

#include <iostream>
using namespace std;

int compare(const void *arg1, const
	void *arg2);

void main(int argc, char * argv[])
{
	const int max_size = 5;		// 数组允许元素的最大个数
	int num[max_size];			// 整型数组

	cout<<"从标准输入设备读入整数，同时累计输入个数，输入的是非整型数据为止！"<<endl;
	int n;
	for (n = 0; cin >> num[n]; n ++);

	// C标准库中的快速排序（quick-sort）函数
	qsort(num, n, sizeof(int), compare);

	// 将排序结果输出到标准输出设备
	for (int i = 0; i < n; i ++)
		cout << num[i] << "\n";
	
	system("pause");
}

// 比较两个数的大小，
// 如果*(int *)arg1比*(int *)arg2小，则返回-1
// 如果*(int *)arg1比*(int *)arg2大，则返回1
// 如果*(int *)arg1等于*(int *)arg2，则返回0
int compare(const void *arg1, const void *arg2)
{
	return	(*(int *)arg1 < *(int *)arg2) ? -1 :
		(*(int *)arg1 > *(int *)arg2) ? 1 : 0;
}

 

ＯＫ熟悉我的朋友都知道是

运行效果了哈：

 

那么我再来解析上面使用的函数，也因为注释详细就不多附属！

_CRTIMP void __cdecl qsort(_Inout_bytecap_x_(_NumOfElements * _SizeOfElements) void * _Base, 
	_In_ size_t _NumOfElements, _In_ size_t _SizeOfElements, 
        _In_ int (__cdecl * _PtFuncCompare)(const void *, const void *));

参数

第一个参数指明了要排序的数组（比如：程序中的num），第二个参数给出了数组的大小（qsort没有足够的智力预知你传给它的数组的实际大小），第三个参数给出了数组中每个元素以字节为单位的大小。最后那个长长的家伙，给出了排序时比较元素的方式（还是因为qsort的智商问题）。

版本二

STL便是这个时代的产物，正如其他科技成果一样，C++程序员也应该努力使自己适应并充分利用这个"高科技成果"。让我们重新审视第一版的那个破烂不堪的程序。试着使用一下STL，看看效果如何。

 

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main(int arcc, char * argv[])
{
	vector<int> num;		// STL中的vector容器
	int element;


	cout<<" 从标准输入设备读入整数，  直到输入的是非整型数据为止"<<endl;
	while (cin >> element)
		num.push_back(element);

	// STL中的排序算法
	sort(num.begin(), num.end());
	cout<<"本教程版权为SelfImprovement_syw 所有，未经允许，请勿复制、传播，谢谢。"<<endl;
	// 将排序结果输出到标准输出设备
	for (int i = 0; i < num.size(); i ++)
		cout << num[i] << "\n";

	system("pause");
}

 

运行效果：

 

说明：

vector，它是STL中的一个标准容器，可以用来存放一些元素。你可以把vector理解为int [?]，一个整型的数组。之所以大小未知是因为，vector是一个可以动态调整大小的容器，当容器已满时，如果再放入元素则vector会悄悄扩大自己的容量。push_back是vector容器的一个类属成员函数，用来在容器尾端插入一个元素。main函数中第一个while循环做的事情就是不断向vector容器尾端插入整型数据，同时自动维护容器空间的大小。

sort是STL中的标准算法，用来对容器中的元素进行排序。它需要两个参数用来决定容器中哪个范围内的元素可以用来排序。这里用到了vector的另两个类属成员函数。begin()用以指向vector的首端，而end()则指向vector的末端。这里有两个问题，begin()和end()的返回值是什么？这涉及到STL的另一个重要部件--迭代器（Iterator），不过这里并不需要对它做详细了解。你只需要把它当作是一个指针就可以了，一个指向整型数据的指针。相应的sort函数声明也可以看作是void sort(int* first, int* last)，尽管这实际上很不精确。另一个问题是和end()函数有关，尽管前面说它的返回值指向vector的末端，但这种说法不能算正确。事实上，它的返回值所指向的是vector中最末端元素的后面一个位置，即所谓pass-the-end value。这听起来有点费解，不过不必在意，这里只是稍带一提。总的来说，sort函数所做的事情是对那个准整型数组中的元素进行排序，一如第一个程序中的那个qsort，不过比起qsort来，sort似乎要简单了许多

 

版本三（完美版本唯美主义）

 

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
	typedef vector<int>				int_vector;
	typedef istream_iterator<int>				istream_itr;
	typedef ostream_iterator<int>				ostream_itr;
	typedef back_insert_iterator< int_vector >	back_ins_itr;

	// STL中的vector容器
	int_vector num;
	cout<<"从标准输入设备读入整数，同时累计输入个数，输入的是非整型数据为止！"<<endl;

	copy(istream_itr(cin), istream_itr(), back_ins_itr(num));

	// STL中的排序算法
	sort(num.begin(), num.end());
	cout<<"本教程版权为SelfImprovement_syw 所有，未经允许，请勿复制、传播，谢谢。"<<endl;
	// 将排序结果输出到标准输出设备
	copy(num.begin(), num.end(), ostream_itr(cout, "\n"));

	system("pause");
}

运行效果：

 

在这个程序里几乎每行代码都是和STL有关的（除了main和那对花括号，当然还有注释），并且它包含了STL中几乎所有的各大部件（容器container，迭代器iterator, 算法algorithm, 适配器adaptor），唯一的遗憾是少了函数对象（functor）的身影。

还记得开头提到的一个典型系统所具有的基本特征吗？--输入+处理+输出。所有这些功能，在上面的程序里，仅仅是通过三行语句来实现的，其中每一行语句对应一种操作。对于数据的操作被高度的抽象化了，而算法和容器之间的组合，就像搭积木一样轻松自如，系统的耦合度被降到了极低点。这就是闪耀着泛型之光的STL的伟大力量。如此简洁，如此巧妙，如此神奇！就像魔术一般，以至于再一次让你摸不着头脑。怎么实现的？为什么在看第二版程序的时候如此清晰的你，又坠入了五里雾中（窃喜）。

请留意此处的标题（唯美主义的杰作），在实际环境中，你未必要做到这样完美。毕竟美好愿望的破灭，在生活中时常会发生。过于理想化，并不是一件好事，至少我是这么认为的。正如前面提到的，这个程序只是为了展示STL的独特魅力，你不得不为它的出色表现所折服，也许只有深谙STL之道的人才会想出这样的玩意儿来。如果你只是一般性的使用STL，做到第二版这样的程度也就可以了。

实在是因为这个程序太过"简单"，以至于我无法肯定，在你还没有完全掌握STL之前，通过我的讲解，是否能够领会这区区三行代码，我将尽我的最大努力。

前面提到的迭代器可以对容器内的任意元素进行定位和访问。在STL里，这种特性被加以推广了。一个cin代表了来自输入设备的一段数据流，从概念上讲它对数据流的访问功能类似于一般意义上的迭代器，但是C++中的cin在很多地方操作起来并不像是一个迭代器，原因就在于其接口和迭代器的接口不一致（比如：不能对cin进行++运算，也不能对之进行取值运算--即*运算）。为了解决这个矛盾，就需要引入适配器的概念。istream_iterator便是一个适配器，它将cin进行包装，使之看起来像是一个普通的迭代器，这样我们就可以将之作为实参传给一些算法了（比如这里的copy算法）。因为算法只认得迭代器，而不会接受cin。对于上面程序中的第一个copy函数而言，其第一个参数展开后的形式是：istream_iterator(cin)，其第二个参数展开后的形式是：istream_iterator()（如果你对typedef的语法不清楚，可以参考有关的c++语言书籍）。其效果是产生两个迭代器的临时对象，前一个指向整型输入数据流的开始，后一个则指向"pass-the-end value"。这个函数的作用就是将整型输入数据流从头至尾逐一"拷贝"到vector这个准整型数组里，第一个迭代器从开始位置每次累进，最后到达第二个迭代器所指向的位置。或许你要问，如果那个copy函数的行为真如我所说的那样，为什么不写成如下这个样子呢？

copy(istream_iterator<int>(cin), istream_iterator<int>(), num.begin());
	 

你确实可以这么做，但是有一个小小的麻烦。还记得第一版程序里的那个数组越界问题吗？如果你这么写的话，就会遇到类似的麻烦。原因在于copy函数在"拷贝"数据的时候，如果输入的数据个数超过了vector容器的范围时，数据将会拷贝到容器的外面。此时，容器不会自动增长容量(vector 貌似不会，其他的还是可以)，因为这只是简单地拷贝，并不是从末端插入。为了解决这个问题，另一个适配器back_insert_iterator登场了，它的作用就是引导copy算法每次在容器末端插入一个数据。程序中的那个back_ins_itr(num)展开后就是：back_insert_iterator(num)，其效果是生成一个这样的迭待器对象。

终于将讲完了三分之一（真不容易！），好在第二句和前一版程序没有差别，这里就略过了。至于第三句，ostream_itr(cout, "\n")展开后的形式是：ostream_iterator(cout, "\n")，其效果是产生一个处理输出数据流的迭待器对象，其位置指向数据流的起始处，并且以"\n"作为分割符。第二个copy函数将会从头至尾将vector中的内容"拷贝"到输出设备，第一个参数所代表的迭代器将会从开始位置每次累进，最后到达第二个参数所代表的迭代器所指向的位置。

这就是全部的内容。

 

OK看了上面的STL是不是值得学习了呢？优秀吧！

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注：以上在VS2010 下运行编译!