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!
期待将持续更新,敬请关注! syw_selfimpr新浪微博地址: http://weibo.com/u/2945271402
注:以上在VS2010 下运行编译!