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三十分鐘掌握STL |
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| 寫在最前面 本文系轉載。原文地址：http://net.pku.edu.cn/~yhf/UsingSTL.htm 覺得此文寫的確實不錯，對於STL 快速入門很有幫助，對STL 能夠有個宏觀感性理解。 本文說三十分分鐘掌握STL ，未必可信。但是對於作爲小白的我而言，這已經足夠讓我開始邁入STL 的殿堂了。特將原文重新編輯分段節選。以便更好的閱讀 本章主要內容： 一 STL概述二 頭文件三 名字空間四 迭代器五 指針迭代器六 容器迭代器七 常量迭代器這是本小人書。原名是《using stl》 STL概述STL的一個重要特點是數據結構和算法的分離。儘管這是個簡單的概念，但這種分離確實使得STL變得非常通用。例如，由於STL的sort()函數是完全通用的，你可以用它來操作幾乎任何數據集合，包括鏈表，容器和數組。 要點STL算法作爲模板函數提供。爲了和其他組件相區別，在本書中STL算法以後接一對圓括弧的方式表示，例如sort()。 STL另一個重要特性是它不是面向對象的。爲了具有足夠通用性，STL主要依賴於模板而不是封裝，繼承和虛函數（多態性）——OOP的三個要素。你在STL中找不到任何明顯的類繼承關係。這好像是一種倒退，但這正好是使得STL的組件具有廣泛通用性的底層特徵。另外，由於STL是基於模板，內聯函數的使用使得生成的代碼短小高效。 提示 確保在編譯使用了STL的程序中至少要使用-O優化來保證內聯擴展。STL提供了大量的模板類和函數，可以在OOP和常規編程中使用。所有的STL的大約50個算法都是完全通用的，而且不依賴於任何特定的數據類型。下面的小節說明了三個基本的STL組件： 1） 迭代器提供了訪問容器中對象的方法。例如，可以使用一對迭代器指定list或vector中的一定範圍的對象。迭代器就如同一個指針。事實上，C++的指針也是一種迭代器。但是，迭代器也可以是那些定義了operator*()以及其他類似於指針的操作符地方法的類對象。 2） 容器是一種數據結構，如list，vector，和deques ，以模板類的方法提供。爲了訪問容器中的數據，可以使用由容器類輸出的迭代器。 3） 算法是用來操作容器中的數據的模板函數。例如，STL用sort()來對一個vector中的數據進行排序，用find()來搜索一個list中的對象。函數本身與他們操作的數據的結構和類型無關，因此他們可以在從簡單數組到高度複雜容器的任何數據結構上使用。 頭文件爲了避免和其他頭文件衝突， STL的頭文件不再使用常規的.h擴展。爲了包含標準的string類，迭代器和算法，用下面的指示符： #include <string> #include <iterator> #include <algorithm> 如果你查看STL的頭文件，你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h這樣的頭文件。由於這些名字在各種STL實現之間都可能不同，你應該避免使用這些名字來引用這些頭文件。爲了確保可移植性，使用相應的沒有.h後綴的文件名。表1列出了最常使用的各種容器類的頭文件。該表並不完整，對於其他頭文件，我將在本章和後面的兩章中介紹。 表 1. STL頭文件和容器類
名字空間你的編譯器可能不能識別名字空間。名字空間就好像一個信封，將標誌符封裝在另一個名字中。標誌符只在名字空間中存在，因而避免了和其他標誌符衝突。例如，可能有其他庫和程序模塊定義了sort()函數，爲了避免和STL地sort()算法衝突，STL的sort()以及其他標誌符都封裝在名字空間std中。STL的sort()算法編譯爲std::sort()，從而避免了名字衝突。 儘管你的編譯器可能沒有實現名字空間，你仍然可以使用他們。爲了使用STL，可以將下面的指示符插入到你的源代碼文件中，典型地是在所有的#include指示符的後面： using namespace std; 迭代器迭代器提供對一個容器中的對象的訪問方法，並且定義了容器中對象的範圍。迭代器就如同一個指針。事實上，C++的指針也是一種迭代器。但是，迭代器不僅僅是指針，因此你不能認爲他們一定具有地址值。例如，一個數組索引，也可以認爲是一種迭代器。 迭代器有各種不同的創建方法。程序可能把迭代器作爲一個變量創建。一個STL容器類可能爲了使用一個特定類型的數據而創建一個迭代器。作爲指針，必須能夠使用*操作符類獲取數據。你還可以使用其他數學操作符如++。典型的，++操作符用來遞增迭代器，以訪問容器中的下一個對象。如果迭代器到達了容器中的最後一個元素的後面，則迭代器變成past-the-end值。使用一個past-the-end值得指針來訪問對象是非法的，就好像使用NULL或爲初始化的指針一樣。 提示 STL不保證可以從另一個迭代器來抵達一個迭代器。例如，當對一個集合中的對象排序時，如果你在不同的結構中指定了兩個迭代器，第二個迭代器無法從第一個迭代器抵達，此時程序註定要失敗。這是STL靈活性的一個代價。STL不保證檢測毫無道理的錯誤。 迭代器的類型對於STL數據結構和算法，你可以使用五種迭代器。下面簡要說明了這五種類型： · Input iterators 提供對數據的只讀訪問。 · Output iterators 提供對數據的只寫訪問 · Forward iterators 提供讀寫操作，並能向前推進迭代器。 · Bidirectional iterators提供讀寫操作，並能向前和向後操作。 · Random access iterators提供讀寫操作，並能在數據中隨機移動。 儘管各種不同的STL實現細節方面有所不同，還是可以將上面的迭代器想象爲一種類繼承關係。從這個意義上說，下面的迭代器繼承自上面的迭代器。由於這種繼承關係，你可以將一個Forward迭代器作爲一個output或input迭代器使用。同樣，如果一個算法要求是一個bidirectional 迭代器，那麼只能使用該種類型和隨機訪問迭代器。 指針迭代器正如下面的小程序顯示的，一個指針也是一種迭代器。該程序同樣顯示了STL的一個主要特性——它不只是能夠用於它自己的類類型，而且也能用於任何C或C++類型。Listing 1, iterdemo.cpp, 顯示瞭如何把指針作爲迭代器用於STL的find()算法來搜索普通的數組。 表 1. iterdemo.cpp
在引用了I/O流庫和STL算法頭文件（注意沒有.h後綴），該程序告訴編譯器使用std名字空間。使用std名字空間的這行是可選的，因爲可以刪除該行對於這麼一個小程序來說不會導致名字衝突。 程序中定義了尺寸爲SIZE的全局數組。由於是全局變量，所以運行時數組自動初始化爲零。下面的語句將在索引20位置處地元素設置爲50,並使用find()算法來搜索值50: iarray[20] = 50; int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50); find()函數接受三個參數。頭兩個定義了搜索的範圍。由於C和C++數組等同於指針，表達式iarray指向數組的第一個元素。而第二個參數iarray + SIZE等同於past-the-end 值，也就是數組中最後一個元素的後面位置。第三個參數是待定位的值，也就是50。find()函數返回和前兩個參數相同類型的迭代器，這兒是一個指向整數的指針ip。 提示 必須記住STL使用模板。因此，STL函數自動根據它們使用的數據類型來構造。 爲了判斷find()是否成功，例子中測試ip和 past-the-end 值是否相等： if (ip == iarray + SIZE) ... 如果表達式爲真，則表示在搜索的範圍內沒有指定的值。否則就是指向一個合法對象的指針，這時可以用下面的語句顯示：: cout << *ip << " found in array" << endl; 測試函數返回值和NULL是否相等是不正確的。不要象下面這樣使用： int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50); if (ip != NULL) ... // ??? incorrect 當使用STL函數時，只能測試ip是否和past-the-end 值是否相等。儘管在本例中ip是一個C++指針,其用法也必須符合STL迭代器的規則。 容器迭代器儘管C++指針也是迭代器，但用的更多的是容器迭代器。容器迭代器用法和iterdemo.cpp一樣，但和將迭代器申明爲指針變量不同的是，你可以使用容器類方法來獲取迭代器對象。兩個典型的容器類方法是begin()和end()。它們在大多數容器中表示整個容器範圍。其他一些容器還使用rbegin()和rend()方法提供反向迭代器，以按反向順序指定對象範圍。 下面的程序創建了一個矢量容器（STL的和數組等價的對象），並使用迭代器在其中搜索。該程序和前一章中的程序相同。 Listing 2. vectdemo.cpp
cout << "Vector contains value " << *intIter << endl; 常量迭代器和指針一樣，你可以給一個迭代器賦值。例如，首先申明一個迭代器： vector<int>::iterator first; 該語句創建了一個vector<int>類的迭代器。下面的語句將該迭代器設置到intVector的第一個對象，並將它指向的對象值設置爲123：: first = intVector.begin(); *first = 123; 這種賦值對於大多數容器類都是允許的，除了只讀變量。爲了防止錯誤賦值，可以申明迭代器爲： const vector<int>::iterator result; result = find(intVector.begin(), intVector.end(), value); if (result != intVector.end()) *result = 123; // ??? 警告 另一種防止數據被改變得方法是將容器申明爲const類型。 『呀！在VC中測試出錯,正確的含義是result成爲常量而不是它指向的對象不允許改變，如同int *const p;看來這作者自己也不懂』 快速入門（二）：http://blog.csdn.net/leos_blog/article/details/17144533 |