侯捷 C++ STL标准库和泛型编程 —

侯捷 C++ STL标准库和泛型编程 —— 8 适配器

news2024/11/20 7:26:29

8 适配器

适配器 Adapter 只是一个小变化，比如改个接口，函数名称等等
其出现在三个地方：仿函数适配器，迭代器适配器，容器适配器
可以使用继承 / 复合的两种方式实现，STL中都用复合

其思想就是将该记的东西记起来，以便日后使用

8.1 容器适配器

stack，queue 都是属于 deque 的 Adapter

比如 stack 中将 deque 的 push_back 改名为 push

8.2 函数适配器

8.2.1 binder2nd

binder2nd —— 绑定第二参数

// 数范围内所有小于40的元素个数
cout << count_if(vi.begin(), vi.end(), 
                 bind2nd(less<int>(), 40));

// 辅助函数bind2nd，使用方便
// 编译器自动推动op的类型（函数模板）
template <class Operation, class T>
inline binder2nd<Operation> bind2nd(const Operation& op, const T& x)
{
	typedef typename Operation::second_argument_type arg2_type;
	// 调用ctor生成一个binder2nd临时对象并返回
	return binder2nd<Operation>(op, arg2_type(x)); 
}


// binder2nd适配器：将二元函数对象转换为一元函数对象
template <class Operation>
class binder2nd 
	: public unary_function<typename Operation::first_argument_type,
	                        typename Operation::result_type>
// 可能binder2nd也要被改造，要回答问题
{
protected:
	Operation op; // 内部成员，记录op和第二实参
	typename Operation::second_argument_type value;
public:
	binder2nd(const Operation& x, 
			  const typename Operation::second_argument_type& y)
		: op(x), value(y) {} // ctor，将op和第二实参记录下来
	typename Operation::result_type
		operator()(const typename Operation::first_argument_type& x) const
	{
		return op(x, value); // 实际调用op，第二实参为value
	}
};

当然还有：binder1st —— 绑定第二参数

新型适配器：bind，代替了 bind1st，bind2nd，binder1st，binder2nd

8.2.2 not1

not1 —— 否定

// 数范围内所有大于等于40的元素个数
cout << count_if(vi.begin(), vi.end(), 
    			not1(bind2nd(less<int>(), 40)));

8.2.3 bind

C++11提供的 Adapter，其可以绑定：

functions
function objects
member functions
data members

测试函数 / 对象

// functions
double my_divide(double x, double y)
{
	return x/y;
}

// function objects 测试与functions同理
// divides<double> my_divide;

struct MyPair
{
    // data members
	double a, b;
    // member functions
	double multiply()
	{
		return a*b;
	}
};

占位符 placeholders：

using namespace std::placeholders;

提供了 _1，_2，_3，·······

下面的的 _1 指的是被绑函数中的第一个参数

binding functions / function objects 测试

单纯将两个整数 10，2 绑定到 my_divide

auto fn_five = bind(my_divide, 10, 2);
cout << fn_five() << endl; // 5.0

用 _1 占据第一参数，第二参数绑定2，即 x/2

auto fn_half = bind(my_divide, _1, 2);
cout << fn_half(10) << endl; // 5.0

用 _1 占据第一参数，_2 占据第二参数，即 y/x

auto fn_invert = bind(my_divide, _2, _1);
cout << fn_invert(10, 2) << endl; // 0.2

给 bind 指定了一个模板参数 int，将 my_divide 的返回类型变为 int，即 int(x/y)

auto fn_rounding = bind<int>(my_divide, _1, _2);
cout << fn_rounding(10, 3) << endl; // 3

binding member functions / data members 测试

MyPair ten_two {10, 2}; 用C++11的新语法定义一个实例
- 绑定 member functions，由于成员函数有 this，所以 _1 就相当于 this，即 x.multiply()
```
auto bound_memfn = bind(&MyPair::multiply, _1);
cout << bound_memfn(ten_two) << endl; // 20
```
- 绑定 data members，绑定是谁的数据
  
  把实例 ten_two 绑定到 a，即 ten_two.a
```
auto bound_memdata = bind(&MyPair::a, ten_two);
cout << bound_memdata() << endl; // 10
```
  用占位符绑定，即 x.a
```
auto bound_member_data2 = bind(&MyPair::b, _1);
cout << bound_member_data2(ten_two) << endl;
```

8.3 迭代器适配器

8.3.1 reverse_iterator

注意：对逆向迭代器取值，就是取其所指正向迭代器的前一个位置

template <class Iterator>
class reverse_iterator
{
protected:
	Iterator current;
public:
	// 五个associated types与对应的正向迭代器相同

	typedef Iterator iterator_type; // 代表正向迭代器
	typedef reverse_iterator<Iterator> self; // 代表逆向迭代器
public:
	explicit reverse_iterator(iterator_type x) : current(x) {}
	reverse_iterator(const self& x) : current(x.current) {}

	iterator_type base() const { return current; } // 取出正向迭代器
	
    // 对逆向迭代器取值，就是取其所指正向迭代器的前一个位置
	reference operator*() const 
	{ Iterator tmp = current; return *--tmp; }

	pointer operator->() const { return &(operator*()); } // 同上

	// 前进变后退，后退变前进
	self& operator++()
	{ --current; return *this; }
	self& operator--()
	{ ++current; return *this; }
	self operator+(difference_type n)const
	{ return self(current-n); }
	self operator-(difference_type n)const
	{ return self(current+n); }
};

8.3.2 inserter

对于 copy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result)，其会不管 OutputIterator 后是否有充裕空间，对 result 开始依次赋值

但如果使用 inserter，就会有如下用 copy 实现的插入的效果

list<int> foo, bar;
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    foo.push_back(i);
    bar.push_back(i*10);
}

list<int>::iterator it = foo.begin();
advance(it, 3);

copy(bar.begin(), bar.end(), inserter(foo, it));

注：其是 output_iterator_tag

其实现原理核心就是 —— 对 = 的操作符重载

insert_iterator<Container>&
operator=(const typename Container::value_type& val)
{
	// 关键：转调用insert()
	iter = container->insert(iter, val);
	++iter; // 使其一直随target贴身移动
	return *this;
}

8.4 X适配器

8.4.1 ostream_iterator

其会将 copy 变为一个输出工具，分隔符是 ,

vector<int> vec = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

ostream_iterator<int> out_it(cout, ",");
copy(vec.begin(), vec.end(), out_it); // 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,

其核心依然是操作符重载，这样就相当于 cout<<*first; cout<<",";

basic_ostream<charT,traits>* out_stream;
const charT* delim;

...
    
ostream_iterator<T, charT, traits>& operator=(const T& value)
{
	*out_stream << value;
	if(delim!=0) *out_stream << delim; // 分隔符delimiter
	return *this;
}

ostream_iterator<T,charT,traits>& operator*(){return *this;}
ostream_iterator<T,charT,traits>& operator++(){return *this;}

...

其中 out_stream 存的 cout，delim 存的 ,

8.4.2 istream_iterator

例一：

在创建 iit 的时候就已经把所有的键盘输入读进去了，之后就是一个一个取出来赋值给 value 的操作

double value1, value2;
istream_iterator<double> eos; // end of stream iterator
istream_iterator<double> iit(cin); // 相当于cin>>value
if(iit != eos)
    value1 = *iit; // 相当于return value
iit++; // 迭代器不断++，就是不断地读内容
if(iit != eos)
    value2 = *iit;

例二：

从 cin 读 data，插入到目的容器

istream_iterator<double> eos; // end of stream iterator
istream_iterator<double> iit(cin);

copy(iit, eos, inserter(c,c.begin()));

原理依旧是大量的**操作符重载 **—— 就可以改变原函数的作用

basic_istream<charT, traits>* in_stream;
T value;

...
    
istream_iterator():in_stream(0){} // eos
istream_iterator(istream_type& s):in_stream(&s){++*this;} // 进++

istream_iterator<T,charT,traits,Distance>& operator++()
{
    if(in_stream && !(*in_stream >> value)) // 开始读了
        in_stream = 0;
    return *this;
}
const T& operator*() const { return value; }

...