STL.docx
- 文档编号:7963731
- 上传时间:2023-01-27
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:28.06KB
STL.docx
《STL.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《STL.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
STL三十分钟掌握STL这是本小人书。
原名是usingstl,不知道是谁写的。
不过我倒觉得很有趣,所以化了两个晚上把它翻译出来。
我没有对翻译出来的内容校验过。
如果你没法在三十分钟内觉得有所收获,那么赶紧扔了它。
文中我省略了很多东西。
心疼那,浪费我两个晚上。
译者:
karycontact:
STL概述STL的一个重要特点是数据结构和算法的分离。
尽管这是个简单的概念,但这种分离确实使得STL变得非常通用。
例如,由于STL的sort()函数是完全通用的,你可以用它来操作几乎任何数据集合,包括链表,容器和数组。
要点STL算法作为模板函数提供。
为了和其他组件相区别,在本书中STL算法以后接一对圆括弧的方式表示,例如sort()。
STL另一个重要特性是它不是面向对象的。
为了具有足够通用性,STL主要依赖于模板而不是封装,继承和虚函数(多态性)OOP的三个要素。
你在STL中找不到任何明显的类继承关系。
这好像是一种倒退,但这正好是使得STL的组件具有广泛通用性的底层特征。
另外,由于STL是基于模板,内联函数的使用使得生成的代码短小高效。
提示确保在编译使用了STL的程序中至少要使用-O优化来保证内联扩展。
STL提供了大量的模板类和函数,可以在OOP和常规编程中使用。
所有的STL的大约50个算法都是完全通用的,而且不依赖于任何特定的数据类型。
下面的小节说明了三个基本的STL组件:
1)迭代器提供了访问容器中对象的方法。
例如,可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。
迭代器就如同一个指针。
事实上,C+的指针也是一种迭代器。
但是,迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象。
2)容器是一种数据结构,如list,vector,和deques,以模板类的方法提供。
为了访问容器中的数据,可以使用由容器类输出的迭代器。
3)算法是用来操作容器中的数据的模板函数。
例如,STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序,用find()来搜索一个list中的对象。
函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关,因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用。
头文件为了避免和其他头文件冲突,STL的头文件不再使用常规的.h扩展。
为了包含标准的string类,迭代器和算法,用下面的指示符:
#include#include#include如果你查看STL的头文件,你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h这样的头文件。
由于这些名字在各种STL实现之间都可能不同,你应该避免使用这些名字来引用这些头文件。
为了确保可移植性,使用相应的没有.h后缀的文件名。
表1列出了最常使用的各种容器类的头文件。
该表并不完整,对于其他头文件,我将在本章和后面的两章中介绍。
表1.STL头文件和容器类#includeContainerClassdequelistmap,multimapqueue,priority_queueset,multisetstackvector,vector名字空间你的编译器可能不能识别名字空间。
名字空间就好像一个信封,将标志符封装在另一个名字中。
标志符只在名字空间中存在,因而避免了和其他标志符冲突。
例如,可能有其他库和程序模块定义了sort()函数,为了避免和STL地sort()算法冲突,STL的sort()以及其他标志符都封装在名字空间std中。
STL的sort()算法编译为std:
sort(),从而避免了名字冲突。
尽管你的编译器可能没有实现名字空间,你仍然可以使用他们。
为了使用STL,可以将下面的指示符插入到你的源代码文件中,典型地是在所有的#include指示符的后面:
usingnamespacestd;迭代器迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法,并且定义了容器中对象的范围。
迭代器就如同一个指针。
事实上,C+的指针也是一种迭代器。
但是,迭代器不仅仅是指针,因此你不能认为他们一定具有地址值。
例如,一个数组索引,也可以认为是一种迭代器。
迭代器有各种不同的创建方法。
程序可能把迭代器作为一个变量创建。
一个STL容器类可能为了使用一个特定类型的数据而创建一个迭代器。
作为指针,必须能够使用*操作符类获取数据。
你还可以使用其他数学操作符如+。
典型的,+操作符用来递增迭代器,以访问容器中的下一个对象。
如果迭代器到达了容器中的最后一个元素的后面,则迭代器变成past-the-end值。
使用一个past-the-end值得指针来访问对象是非法的,就好像使用NULL或为初始化的指针一样。
提示STL不保证可以从另一个迭代器来抵达一个迭代器。
例如,当对一个集合中的对象排序时,如果你在不同的结构中指定了两个迭代器,第二个迭代器无法从第一个迭代器抵达,此时程序注定要失败。
这是STL灵活性的一个代价。
STL不保证检测毫无道理的错误。
迭代器的类型对于STL数据结构和算法,你可以使用五种迭代器。
下面简要说明了这五种类型:
Inputiterators提供对数据的只读访问。
Outputiterators提供对数据的只写访问Forwarditerators提供读写操作,并能向前推进迭代器。
Bidirectionaliterators提供读写操作,并能向前和向后操作。
Randomaccessiterators提供读写操作,并能在数据中随机移动。
尽管各种不同的STL实现细节方面有所不同,还是可以将上面的迭代器想象为一种类继承关系。
从这个意义上说,下面的迭代器继承自上面的迭代器。
由于这种继承关系,你可以将一个Forward迭代器作为一个output或input迭代器使用。
同样,如果一个算法要求是一个bidirectional迭代器,那么只能使用该种类型和随机访问迭代器。
指针迭代器正如下面的小程序显示的,一个指针也是一种迭代器。
该程序同样显示了STL的一个主要特性它不只是能够用于它自己的类类型,而且也能用于任何C或C+类型。
Listing1,iterdemo.cpp,显示了如何把指针作为迭代器用于STL的find()算法来搜索普通的数组。
表1.iterdemo.cpp#include#includeusingnamespacestd;#defineSIZE100intiarraySIZE;intmain()iarray20=50;int*ip=find(iarray,iarray+SIZE,50);if(ip=iarray+SIZE)cout50notfoundinarrayendl;elsecout*ipfoundinarrayendl;return0;在引用了I/O流库和STL算法头文件(注意没有.h后缀),该程序告诉编译器使用std名字空间。
使用std名字空间的这行是可选的,因为可以删除该行对于这么一个小程序来说不会导致名字冲突。
程序中定义了尺寸为SIZE的全局数组。
由于是全局变量,所以运行时数组自动初始化为零。
下面的语句将在索引20位置处地元素设置为50,并使用find()算法来搜索值50:
iarray20=50;int*ip=find(iarray,iarray+SIZE,50);find()函数接受三个参数。
头两个定义了搜索的范围。
由于C和C+数组等同于指针,表达式iarray指向数组的第一个元素。
而第二个参数iarray+SIZE等同于past-the-end值,也就是数组中最后一个元素的后面位置。
第三个参数是待定位的值,也就是50。
find()函数返回和前两个参数相同类型的迭代器,这儿是一个指向整数的指针ip。
提示必须记住STL使用模板。
因此,STL函数自动根据它们使用的数据类型来构造。
为了判断find()是否成功,例子中测试ip和past-the-end值是否相等:
if(ip=iarray+SIZE).如果表达式为真,则表示在搜索的范围内没有指定的值。
否则就是指向一个合法对象的指针,这时可以用下面的语句显示:
:
cout*ipfoundinarrayendl;测试函数返回值和NULL是否相等是不正确的。
不要象下面这样使用:
int*ip=find(iarray,iarray+SIZE,50);if(ip!
=NULL)./?
incorrect当使用STL函数时,只能测试ip是否和past-the-end值是否相等。
尽管在本例中ip是一个C+指针,其用法也必须符合STL迭代器的规则。
容器迭代器尽管C+指针也是迭代器,但用的更多的是容器迭代器。
容器迭代器用法和iterdemo.cpp一样,但和将迭代器申明为指针变量不同的是,你可以使用容器类方法来获取迭代器对象。
两个典型的容器类方法是begin()和end()。
它们在大多数容器中表示整个容器范围。
其他一些容器还使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器,以按反向顺序指定对象范围。
下面的程序创建了一个矢量容器(STL的和数组等价的对象),并使用迭代器在其中搜索。
该程序和前一章中的程序相同。
Listing2.vectdemo.cpp#include#include#includeusingnamespacestd;vectorintVector(100);voidmain()intVector20=50;vector:
iteratorintIter=find(intVector.begin(),intVector.end(),50);if(intIter!
=intVector.end()coutVectorcontainsvalue*intIterendl;elsecoutVectordoesnotcontain50endl;注意用下面的方法显示搜索到的数据:
coutVectorcontainsvalue*intIterendl;常量迭代器和指针一样,你可以给一个迭代器赋值。
例如,首先申明一个迭代器:
vector:
iteratorfirst;该语句创建了一个vector类的迭代器。
下面的语句将该迭代器设置到intVector的第一个对象,并将它指向的对象值设置为123:
:
first=intVector.begin();*first=123;这种赋值对于大多数容器类都是允许的,除了只读变量。
为了防止错误赋值,可以申明迭代器为:
constvector:
iteratorresult;result=find(intVector.begin(),intVector.end(),value);if(result!
=intVector.end()*result=123;/?
警告另一种防止数据被改变得方法是将容器申明为const类型。
呀!
在VC中测试出错,正确的含义是result成为常量而不是它指向的对象不允许改变,如同int*constp;看来这作者自己也不懂使用迭代器编程你已经见到了迭代器的一些例子,现在我们将关注每种特定的迭代器如何使用。
由于使用迭代器需要关于STL容器类和算法的知识,在阅读了后面的两章后你可能需要重新复习一下本章内容。
输入迭代器输入迭代器是最普通的类型。
输入迭代器至少能够使用=和!
=测试是否相等;使用*来访问数据;使用+操作来递推迭代器到下一个元素或到达past-the-end值。
为了理解迭代器和STL函数是如何使用它们的,现在来看一下find()模板函数的定义:
templateInputIteratorfind(InputIteratorfirst,InputIteratorlast,constT&value)while(first!
=last&*first!
=value)+first;returnfirst;注意在find()算法中,注意如果first和last指向不同的容器,该算法可能陷入死循环。
输出迭代器输出迭代器缺省只写,通常用于将数据从一个位置拷贝到另一个位置。
由于输出迭代器无法读取对象,因此你不会在任何搜索和其他算法中使用它。
要想读取一个拷贝的值,必须使用另一个输入迭代器(或它的继承迭代器)。
Listing3.outiter.cpp#include#include/Needcopy()#include/Needvectorusingnamespacestd;doubledarray10=1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9;vectorvdouble(10);intmain()vector:
iteratoroutputIterator=vdouble.begin();copy(darray,darray+10,outputIterator);while(outputIterator!
=vdouble.end()cout*outputIteratorendl;outputIterator+;return0;注意当使用copy()算法的时候,你必须确保目标容器有足够大的空间,或者容器本身是自动扩展的。
前推迭代器前推迭代器能够读写数据值,并能够向前推进到下一个值。
但是没法递减。
replace()算法显示了前推迭代器的使用方法。
templatevoidreplace(ForwardIteratorfirst,ForwardIteratorlast,constT&old_value,constT&new_value);使用replace()将first,last范围内的所有值为old_value的对象替换为new_value。
:
replace(vdouble.begin(),vdouble.end(),1.5,3.14159);双向迭代器双向迭代器要求能够增减。
如reverse()算法要求两个双向迭代器作为参数:
templatevoidreverse(BidirectionalIteratorfirst,BidirectionalIteratorlast);使用reverse()函数来对容器进行逆向排序:
reverse(vdouble.begin(),vdouble.end();随机访问迭代器随机访问迭代器能够以任意顺序访问数据,并能用于读写数据(不是const的C+指针也是随机访问迭代器)。
STL的排序和搜索函数使用随机访问迭代器。
随机访问迭代器可以使用关系操作符作比较。
random_shuffle()函数随机打乱原先的顺序。
申明为:
templatevoidrandom_shuffle(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratorlast);使用方法:
random_shuffle(vdouble.begin(),vdouble.end();迭代器技术要学会使用迭代器和容器以及算法,需要学习下面的新技术。
流和迭代器本书的很多例子程序使用I/O流语句来读写数据。
例如:
intvalue;coutvalue;coutYouenteredvalueendl;对于迭代器,有另一种方法使用流和标准函数。
理解的要点是将输入/输出流作为容器看待。
因此,任何接受迭代器参数的算法都可以和流一起工作。
Listing4.outstrm.cpp#include#include/Needrandom(),srandom()#include/Needtime()#include/Needsort(),copy()#include/Needvectorusingnamespacestd;voidDisplay(vector&v,constchar*s);intmain()/Seedtherandomnumbergeneratorsrandom(time(NULL);/Constructvectorandfillwithrandomintegervaluesvectorcollection(10);for(inti=0;i10;i+)collectioni=random()%10000;/Display,sort,andredisplayDisplay(collection,Beforesorting);sort(collection.begin(),collection.end();Display(collection,Aftersorting);return0;/DisplaylabelsandcontentsofintegervectorvvoidDisplay(vector&v,constchar*s)coutendlsendl;copy(v.begin(),v.end(),ostream_iterator(cout,t);coutendl;函数Display()显示了如何使用一个输出流迭代器。
下面的语句将容器中的值传输到cout输出流对象中:
copy(v.begin(),v.end(),ostream_iterator(cout,t);第三个参数实例化了ostream_iterator类型,并将它作为copy()函数的输出目标迭代器对象。
“t”字符串是作为分隔符。
运行结果:
$g+outstrm.cpp$./a.outBeforesorting67772268623896439725111811312Aftersorting11118238251312397677686722964这是STL神奇的一面确实神奇。
为定义输出流迭代器,STL提供了模板类ostream_iterator。
这个类的构造函数有两个参数:
一个ostream对象和一个string值。
因此可以象下面一样简单地创建一个迭代器对象:
ostream_iterator(cout,n)该迭代起可以和任何接受一个输出迭代器的函数一起使用。
插入迭代器插入迭代器用于将值插入到容器中。
它们也叫做适配器,因为它们将容器适配或转化为一个迭代器,并用于copy()这样的算法中。
例如,一个程序定义了一个链表和一个矢量容器:
listdList;vectordVector;通过使用front_inserter迭代器对象,可以只用单个copy()语句就完成将矢量中的对象插入到链表前端的操作:
copy(dVector.begin(),dVector.end(),front_inserter(dList);三种插入迭代器如下:
普通插入器将对象插入到容器任何对象的前面。
Frontinserters将对象插入到数据集的前面例如,链表表头。
Backinserters将对象插入到集合的尾部例如,矢量的尾部,导致矢量容器扩展。
使用插入迭代器可能导致容器中的其他对象移动位置,因而使得现存的迭代器非法。
例如,将一个对象插入到矢量容器将导致其他值移动位置以腾出空间。
一般来说,插入到象链表这样的结构中更为有效,因为它们不会导致其他对象移动。
Listing5.insert.cpp#include#include#includeusingnamespacestd;intiArray5=1,2,3,4,5;voidDisplay(list&v,constchar*s);intmain()listiList;/CopyiArraybackwardsintoiListcopy(iArray,iArray+5,front_inserter(iList);Display(iList,Beforefindandcopy);/Locatevalue3iniListlist:
iteratorp=find(iList.begin(),iList.end(),3);/CopyfirsttwoiArrayvaluestoiListaheadofpcopy(iArray,iArray+2,inserter(iList,p);Display(iList,Afterfindandcopy);return0;voidDisplay(list&a,constchar*s)coutsendl;copy(a.begin(),a.end(),ostream_iterator(cout,);coutendl;运行结果如下:
$g+insert.cpp$./a.outBeforefindandcopy54321Afterfindandcopy5412321可以将front_inserter替换为back_inserter试试。
如果用find()去查找在列表中不存在的值,例如99。
由于这时将p设置为past-the-end值。
最后的copy()函数将iArray的值附加到链表的后部。
混合迭代器函数在涉及到容器和算法的操作中,还有两个迭代器函数非常有用:
advance()按指定的数目增减迭代器。
distance()返回到达一个迭代器所需(递增)操作的数目。
例如:
listiList;list:
iteratorp=find(iList.begin(),iList.end(),2);coutbefore:
p=*pendl;advance(p,2);/sameasp=p+2;coutafter:
p=*pendl;intk=0;distance(p,iList.end(),k);coutk=kendl;advance()函数接受两个参数。
第二个参数是向前推进的数目。
对于前推迭代器,该值必须为正,而对于双向迭代器和随机访问迭代器,该值可以为负。
使用distance()函数来返回到达另一个迭代器所需要的步骤。
注意distance()函数是迭代的,也就是说,它递增第三个参数。
因此,你必须初始化该参数。
未初始化该参数几乎注定要失败。
函数和函数对象STL中,函数被称为算法,也就是说它们和标准C库函数相比,它们更为通用。
STL算法通过重载operator()函数实现为模板类或模板函数。
这些类用于创建函数对象,对容器中的数据进行各种各样的操作。
下面的几节解释如何使用函数和函数对象。
函数和断言经常需要对容器中的数据进行用户自定义的操作。
例如,你可能希望遍历一个容器中所有对象的STL算法能够回调自己的函数。
例如#include#include/Needrandom(),srandom()#include/Needtime()#include/Needvector#include/Needfor_each()#defineVSIZE24/Sizeofvectorvectorv(VSIZE);/Vectorobject/Functionprototypesvoidinitialize(long&ri);voidshow(constlong&ri);boolisMinus(constlong&ri);/Predicatefunctionintmain()srandom(time(NULL);/Seedrandomgeneratorfor_each(v.begin(),v.end(),initialize);/调用普通函数coutVectorofsignedlongintegersendl;for_each(v.begin(),v.end(),show);coutendl;/Usepredicatefunctiontocountnega
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- STL