11.4 泛型算法与函数对象

这里，算法表现为一系列的函数模板。它们完整定义在STL头文件中。使用者可以用很多方式来特化每一个模板函数，大大提高了它作为通用型程序组件的适用性。

这些函数模板使用迭代子作为它的参数和返回值，以此在容器（序列）上进行各种操作。

本节进一步讨论算法的通用性。

函数对象

◆ 1、 函数对象的基本概念 ：每个 泛型算法 （Generic Algorithm）的实现都独立于容器类型，它消除了算法对类型的依赖性。当一个算法应用于一个具体的容器时，它们之间如何正确建立联系？
在STL的泛型算法中采用“ 函数对象 ”（Function Object）来解决该问题。

函数对象是一个类对象，通常它仅有一个成员函数，该函数重载了 函数调用操作符 （operator()）。该操作符封装了应该被实现为一个函数的操作。典型情况下，函数对象被作为实参传递给泛型算法。

和“引用”一样，“函数对象”很少独立使用。函数对象亦称拟函数对象（Function_Like Object）和函子（Functor）。

【例11.6】定义一个求和的函数对象，并测试。（ 查看源码 ）
注意函数对象Sum能实例化为有限种类型，如：整型、实型、字符型等等，也能用于string类型，因为string重载了operator +。

◆  2、函数对象的应用 ：函数对象主要是作为泛型算法的实参使用，通常用来改变默认的操作，如：
    sort(vec.begin(),vec.end(),greater<int>());
这里把整数的 大于关系函数对象 作为实参，得降序排列。

如果是字符串，则有：
    sort(svec.begin(),svec.end(),greater<string>());
只要改一下参数就又可用于字符串的排序。

函数对象greater<Type>（） 中所包含的比较算法实际上在内置类型int，字符串类string中定义。由此可见函数对象并没有新东西，只是一个固定格式，用起来更方便。

◆  3、使用函数对象实现泛型算法 ：以函数对象作为“求序列中最小值的函数模板”中的“数值比较算法”中的参数：
template<typename Type,typename Comp>
       const Type& min(const Type*p,int size,Comp comp)
{
       int minIndex=0;
              //最小元素下标初值为0,即设0号元素最小
       for(int i=1;i<size;i++)
              if(comp(p[i],p[minIndex])) minIndex=i;
       return p[minIndex];
}
例中Comp为比较函数对象类模板，对不同的数据类型，可以产生不同的比较函数，以实现泛型算法。

◆  4、函数对象的优点 ：函数对象与函数指针相比较有三个优点：第一，函数指针是间接引用，不能作为内联函数，而函数对象可以，这样速度更快；第二，函数对象可以拥有任意数量的额外数据，用这些数据可以用来缓冲当前数据和结果，提高运行质量；第三，编译时对函数对象作类型检查。

◆  5、函数对象来源：

• 标准库预定义的一组算术，关系和逻辑函数对象；
• 预定义的一组函数适配器，允许对预定义的函数对象进行特殊化或扩展；
• 自定义函数对象。

◆  6、预定义函数对象
算术函数对象：
加法：plus<Type>
减法：minus<Type>
乘法：multiplies<Type> //不能用串，可用于复数和浮点数等
除法：divides<Type> //同乘法
求余：modulus<Type> //不能用于复数,浮点数,只能用于整数
取反：negate<Type> //同取余,但为单参数

逻辑函数对象：
这里Type必须支持逻辑运算，有两个参数。
逻辑与：logical_and<Type> //对应&&
逻辑或：logical_or<Type> //对应||
逻辑非：logical_not<Type> //对应!

关系函数对象：
它们的返回值为布尔量，两个参数，第一参数和第二参数相比：
等于：equal_to<Type>
不等于：not_equal_to<Type>
大于：great<Type>
大于等于：great_equal<Type>
小于：less<Type>
小于等于：less_equal<Type>

返回布尔值的函数对象称为 谓词 （predicate），默认的二进制谓词是小于比较操作符“<”，所以默认的排序方式都是升序排列，它采用小于比较形式。

泛型算法

◆  1、泛型算法分类为：

• 修改容器的算法，即变化序列算法（mutating-sequence algorithm），如copy()、remove()、replace()、swap()等；
• 不修改容器的算法，即非变化序列算法（non-mutating-sequence algorithm），如count()、find()等；以及数字型算法。

◆  2、泛型算法函数名后缀：
_if 表示函数采用的操作是在元素上，而不是对元素的值本身进行操作。如“find_if”算法表示查找一些值满足函数指定条件的元素；而“find”算法则查找特定的值。

_copy表示算法不仅操作元素的值，而且还把修改的值复制到一个目标范围中。例如"reverser"算法颠倒范围中元素的排列顺序，而"reverse_copy"算法同时把结果复制到目标范围中。

其它的后缀从英文意思上立即可以认出其意义。

◆  3、泛型算法的构造与使用方法：
所有泛型算法的前两个实参是一对iterator，通常称为first和last，它们标出要操作的容器或内置数组中的元素范围。元素的范围，包括first，但不包含last的左闭合区间。即：[first,last)

当first==last成立，则范围为空。

对iterator的属性，则要求在每个算法声明中指出，所声明的是最低要求。如find()算法的最低要求为：InputIterator；还可以传递更高级别的迭代子。如：ForwardIterator、BidirectonalIterator及RandomAccessInterator。但不能用OutputInterator。

◆  4、泛型算法分类：

1. 查找算法：有13种查找算法用各种策略去判断容器中是否存在一个指定值。equal_range()、lower_bound()和upper_bound()提供对半查找形式。
2. 排序和通用整序算法：共有14种排序（sorting）和通用整序（ordering）算法，为容器中元素的排序提供各种处理方法。
   所谓整序，是按一定规律分类，如分割（partition）算法把容器分为两组，一组由满足某条件的元素组成，另一组由不满足某条件的元素组成。
3. 删除和代替算法：有15种删除和代替算法。
4. 排列组合算法：有2种算法。
   排列组合是指全排列。如：三个字符{a，b，c}组成的序列有6种可能的全排列：abc，acb，bac，bca，cab，cba；并且六种全排列按以上顺序排列，认为abc最小，cba最大，因为abc是全顺序（从小到大）而cba是全逆序（从大到小）。
5. 生成和改变算法：有6种，包含生成（generate），填充（fill）等等。
6. 关系算法：有7种关系算法，为比较两个容器提供了各种策略，包括相等（equal()），最大（max()），最小（min()）等等。
7. 集合算法：4种集合（set）算法提供了对任何容器类型的通用集合操作。包括并（union），交（intersection），差（difference）和对称差（symmetric difference）。
8. 堆算法：有4种堆算法。堆是以数组来表示二叉树的一种形式。标准库提供大根堆（max_heap），它的每个结点的关键字大于其子结点的关键字。
9. 算术算法：该类算法有4种，使用时要求包含头文件<numeric>。