三十分钟掌握 STL

whypro

这是本小人书。原名是《using stl》，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：kary
contact:karymay@163.net
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 <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
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
#include  Container Class
<deque>        deque
<list>        list
<map>     map, multimap
<queue> queue, priority_queue
<set>     set, multiset
<stack>        stack
<vector> vector, vector<bool>
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：
using namespace std;
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：
&#8226;         Input iterators 提供对数据的只读访问。
&#8226;         Output iterators 提供对数据的只写访问
&#8226;         Forward iterators 提供读写操作，并能向前推进迭代器。
&#8226;         Bidirectional iterators 提供读写操作，并能向前和向后操作。
&#8226;         Random access iterators 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。Listing 1,
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 <iOStream.h>
#include <algorithm>
  
using namespace std;
  
#define SIZE 100
int iarray[SIZE];
  
int main()
{
  iarray[20] = 50;
  int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
  if (ip == iarray + SIZE)
    cout << "50 not found in array" << endl;
  else
    cout << *ip << " found in array" << endl;
  return 0;
}
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:  
iarray[20] = 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 << *ip << " found in array" << endl;
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。
Listing 2. vectdemo.cpp  
#include <iostream.h>
#include <algorithm>
#include <vector>
  
using namespace std;
  
vector<int> intVector(100);
  
void main()
{
  intVector[20] = 50;
  vector<int>::iterator intIter =
    find(intVector.begin(), intVector.end(), 50);
  if (intIter != intVector.end())
    cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;
  else
    cout << "Vector does not contain 50" << endl;
}
  
注意用下面的方法显示搜索到的数据：
cout << "Vector contains value " << *intIter << endl;
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<int>::iterator first;
该语句创建了一个 vector<int>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：
const vector<int>::iterator result;
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 *const p;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：
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find(
  InputIterator first, InputIterator last, const T& value) {
    while (first != last && *first != value) ++first;
    return first;
  }
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）。
Listing 3. outiter.cpp  
#include <iostream.h>
#include <algorithm>   // Need copy()
#include <vector>      // Need vector
  
using namespace std;
  
double darray[10] =
  {1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9};
  
vector<double> vdouble(10);
  
int main()
{
  vector<double>::iterator outputIterator = vdouble.begin();
  copy(darray, darray + 10, outputIterator);
  while (outputIterator != vdouble.end()) {
    cout << *outputIterator << endl;
    outputIterator++;
  }
  return 0;
}
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。  
template <class ForwardIterator, class T>
void replace (ForwardIterator first,
              ForwardIterator last,
              const T& old_value,
              const T& 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:
template <class BidirectionalIterator>
void reverse (BidirectionalIterator first,
              BidirectionalIterator last);
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：
template <class RandomAccessIterator>
void random_shuffle (RandomAccessIterator first,
                     RandomAccessIterator last);
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：
int value;
cout << "Enter value: ";
cin >> value;
cout << "You entered " << value << endl;
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。  
Listing 4. outstrm.cpp  
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>    // Need random(), srandom()
#include <time.h>      // Need time()
#include <algorithm>   // Need sort(), copy()
#include <vector>      // Need vector
  
using namespace std;
  
void Display(vector<int>& v, const char* s);
  
int main()
{
  // Seed the random number generator
  srandom( time(NULL) );
  
  // Construct vector and fill with random integer values
  vector<int> collection(10);
  for (int i = 0; i < 10; i++)
    collection[i] = random() % 10000;;
  
  // Display, sort, and redisplay
  Display(collection, "Before sorting");
  sort(collection.begin(), collection.end());
  Display(collection, "After sorting");
  return 0;
}
  
// Display label s and contents of integer vector v
void Display(vector<int>& v, const char* s)
{
  cout << endl << s << endl;
  copy(v.begin(), v.end(),
    ostream_iterator<int>(cout, "\t"));
  cout << endl;
}
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<int>(cout, "\t"));
第三个参数实例化了 ostream_iterator<int>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.out
Before sorting
677   722   686   238   964   397   251   118   11    312
After sorting
11    118   238   251   312   397   677   686   722   964
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<int>(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:
list<double> dList;
vector<double> dVector;
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：
&#8226;         普通插入器 将对象插入到容器任何对象的前面。
&#8226;         Front inserters 将对象插入到数据集的前面——例如，链表表头。
&#8226;         Back inserters 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。
Listing 5. insert.cpp  
#include <iostream.h>
#include <algorithm>
#include <list>
  
using namespace std;
  
int iArray[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  
void Display(list<int>& v, const char* s);
  
int main()
{
  list<int> iList;
  
  // Copy iArray backwards into iList
  copy(iArray, iArray + 5, front_inserter(iList));
  Display(iList, "Before find and copy");
  
  // Locate value 3 in iList
  list<int>::iterator p =
    find(iList.begin(), iList.end(), 3);
  
  // Copy first two iArray values to iList ahead of p
  copy(iArray, iArray + 2, inserter(iList, p));
  Display(iList, "After find and copy");
  
  return 0;
}
  
void Display(list<int>& a, const char* s)
{
  cout << s << endl;
  copy(a.begin(), a.end(),
    ostream_iterator<int>(cout, " "));
  cout << endl;
}
运行结果如下：
$ g++ insert.cpp
$ ./a.out
Before find and copy
5 4 3 2 1
After find and copy
5 4 1 2 3 2 1
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：
&#8226;         advance() 按指定的数目增减迭代器。
&#8226;         distance() 返回到达一个迭代器所需（递增）操作的数目。
例如：
list<int> iList;
list<int>::iterator p =
  find(iList.begin(), iList.end(), 2);
cout << "before: p == " << *p << endl;
advance(p, 2);  // same as p = p + 2;
cout << "after : p == " << *p << endl;
  
int k = 0;
distance(p, iList.end(), k);
cout << "k == " << k << endl;
  
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 <iostream.h>
#include <stdlib.h>     // Need random(), srandom()
#include <time.h>       // Need time()
#include <vector>       // Need vector
#include <algorithm>    // Need for_each()
  
#define VSIZE 24        // Size of vector
vector<long> v(VSIZE);  // Vector object
  
// Function prototypes
void initialize(long &ri);
void show(const long &ri);
bool isMinus(const long &ri);  // Predicate function
  
int main()
{
  srandom( time(NULL) );  // Seed random generator
  
  for_each(v.begin(), v.end(), initialize);//调用普通函数
  cout << "Vector of signed long integers" << endl;
  for_each(v.begin(), v.end(), show);
  cout << endl;
  
  // Use predicate function to count negative values
  //
  int count = 0;
  vector<long>::iterator p;
  p = find_if(v.begin(), v.end(), isMinus);//调用断言函数
  while (p != v.end()) {
    count++;
    p = find_if(p + 1, v.end(), isMinus);
  }
  cout << "Number of values: " << VSIZE << endl;
  cout << "Negative values : " << count << endl;
  
  return 0;
}
  
// Set ri to a signed integer value
void initialize(long &ri)
{
  ri = ( random() - (RAND_MAX / 2) );
  //  ri = random();
}
  
// Display value of ri
void show(const long &ri)
{
  cout << ri << "  ";
}
  
// Returns true if ri is less than 0
bool isMinus(const long &ri)
{
  return (ri < 0);
}
  
所谓断言函数，就是返回 bool 值的函数。
函数对象
除了给 STL 算法传递一个回调函数，你还可能需要传递一个类对象以便执行更复杂的操作。这样
的一个对象就叫做函数对象。实际上函数对象就是一个类，但它和回调函数一样可以被回调。例
如，在函数对象每次被 for_each()或 find_if()函数调用时可以保留统计信息。函数对象是通过
重载 operator()()实现的。如果 TanyClass 定义了 opeator()(),那么就可以这么使用：
TAnyClass object;  // Construct object
object();          // Calls TAnyClass::operator()() function
for_each(v.begin(), v.end(), object);
STL 定义了几个函数对象。由于它们是模板，所以能够用于任何类型，包括 C/C++固有的数据类
型，如 long。有些函数对象从名字中就可以看出它的用途，如 plus()和 multiplies()。类似的
greater()和 less-equal()用于比较两个值。  
注意
有些版本的 ANSI C++定义了 times()函数对象，而 GNU C++把它命名为 multiplies()。使用时必
须包含头文件<functional>。
一个有用的函数对象的应用是 accumulate() 算法。该函数计算容器中所有值的总和。记住这样
的值不一定是简单的类型，通过重载 operator+()，也可以是类对象。
Listing 8. accum.cpp   
#include <iostream.h>
#include <numeric>      // Need accumulate()
#include <vector>       // Need vector
#include <functional>   // Need multiplies() (or times())
  
#define MAX 10
vector<long> v(MAX);    // Vector object
  
int main()
{
  // Fill vector using conventional loop
  //
  for (int i = 0; i < MAX; i++)
    v[i] = i + 1;
  
  // Accumulate the sum of contained values
  //
  long sum =
    accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
  cout << "Sum of values == " << sum << endl;
  
  // Accumulate the product of contained values
  //
  long product =
    accumulate(v.begin(), v.end(), 1, multiplies<long>());//注意这行
  cout << "Product of values == " << product << endl;
  
  return 0;
}
编译输出如下：
$ g++ accum.cpp
$ ./a.out
Sum of values == 55
Product of values == 3628800
『注意使用了函数对象的 accumulate()的用法。accumulate() 在内部将每个容器中的对象和第
三个参数作为 multiplies 函数对象的参数,multiplies(1,v)计算乘积。VC 中的这些模板的源代
码如下：
        // TEMPLATE FUNCTION accumulate
template<class _II, class _Ty> inline
    _Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V)
    {for (; _F != _L; ++_F)
        _V = _V + *_F;
    return (_V); }
        // TEMPLATE FUNCTION accumulate WITH BINOP
template<class _II, class _Ty, class _Bop> inline
    _Ty accumulate(_II _F, _II _L, _Ty _V, _Bop _B)
    {for (; _F != _L; ++_F)
        _V = _B(_V, *_F);
    return (_V); }
        // TEMPLATE STRUCT binary_function
template<class _A1, class _A2, class _R>
    struct binary_function {
    typedef _A1 first_argument_type;
    typedef _A2 second_argument_type;
    typedef _R result_type;
    };
        // TEMPLATE STRUCT multiplies
template<class _Ty>
    struct multiplies : binary_function<_Ty, _Ty, _Ty> {
    _Ty operator()(const _Ty& _X, const _Ty& _Y) const
        {return (_X * _Y); }
    };
引言：如果你想深入了解 STL 到底是怎么实现的，最好的办法是写个简单的程序，将程序中涉及
到的模板源码给 copy 下来，稍作整理，就能看懂了。所以没有必要去买什么《STL 源码剖析》
之类的书籍，那些书可能反而浪费时间。』
发生器函数对象
有一类有用的函数对象是“发生器”(generator)。这类函数有自己的内存，也就是说它能够从
先前的调用中记住一个值。例如随机数发生器函数。
普通的 C 程序员使用静态或全局变量 “记忆”上次调用的结果。但这样做的缺点是该函数无法
和它的数据相分离『还有个缺点是要用 TLS 才能线程安全』。显然，使用类来封装一块：“内存”
更安全可靠。先看一下例子：
Listing 9. randfunc.cpp  
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>    // Need random(), srandom()
#include <time.h>      // Need time()
#include <algorithm>   // Need random_shuffle()
#include <vector>      // Need vector
#include <functional>  // Need ptr_fun()
  
using namespace std;
  
// Data to randomize
int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
vector<int> v(iarray, iarray + 10);
  
// Function prototypes
void Display(vector<int>& vr, const char *s);
unsigned int RandInt(const unsigned int n);
  
int main()
{
  srandom( time(NULL) );  // Seed random generator
  Display(v, "Before shuffle:");
  
  pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int>
    ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);  // Pointer to RandInt()//注意这行
  random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);
  
  Display(v, "After shuffle:");
  return 0;
}
  
// Display contents of vector vr
void Display(vector<int>& vr, const char *s)
{
  cout << endl << s << endl;
  copy(vr.begin(), vr.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
  cout << endl;
}
  
  
// Return next random value in sequence modulo n
unsigned int RandInt(const unsigned int n)
{
  return random() % n;
}
编译运行结果如下：
$ g++ randfunc.cpp
$ ./a.out
Before shuffle:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
After shuffle:
6 7 2 8 3 5 10 1 9 4
首先用下面的语句申明一个对象：
pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int>
  ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);
这儿使用 STL 的单目函数模板定义了一个变量 ptr_RandInt，并将地址初始化到我们的函数
RandInt()。单目函数接受一个参数，并返回一个值。现在 random_shuffle()可以如下调用：
random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);
在本例子中，发生器只是简单的调用 rand()函数。
  
关于常量引用的一点小麻烦（不翻译了，VC 下将例子中的 const 去掉）  
发生器函数类对象
下面的例子说明发生器函数类对象的使用。
Listing 10. fiborand.cpp  
#include <iostream.h>
#include <algorithm>   // Need random_shuffle()
#include <vector>      // Need vector
#include <functional>  // Need unary_function
  
using namespace std;
  
// Data to randomize
int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
vector<int> v(iarray, iarray + 10);
  
// Function prototype
void Display(vector<int>& vr, const char *s);
  
// The FiboRand template function-object class
template <class Arg>
class FiboRand : public unary_function<Arg, Arg> {
  int i, j;
  Arg sequence[18];
public:
  FiboRand();
  Arg operator()(const Arg& arg);
};
  
void main()
{
  FiboRand<int> fibogen;  // Construct generator object
  cout << "Fibonacci random number generator" << endl;
  cout << "using random_shuffle and a function object" << endl;
  Display(v, "Before shuffle:");
  random_shuffle(v.begin(), v.end(), fibogen);
  Display(v, "After shuffle:");
}
  
// Display contents of vector vr
void Display(vector<int>& vr, const char *s)
{
  cout << endl << s << endl;
  copy(vr.begin(), vr.end(),
    ostream_iterator<int>(cout, " "));
  cout << endl;
}
  
// FiboRand class constructor
template<class Arg>
FiboRand<Arg>::FiboRand()
{
  sequence[17] = 1;
  sequence[16] = 2;
  for (int n = 15; n > 0; n—)
    sequence[n] = sequence[n + 1] + sequence[n + 2];
  i = 17;
  j = 5;
}
  
// FiboRand class function operator
template<class Arg>
Arg FiboRand<Arg>::operator()(const Arg& arg)
{
  Arg k = sequence[i] + sequence[j];
  sequence[i] = k;
  i--;
  j--;
  if (i == 0) i = 17;
  if (j == 0) j = 17;
  return k % arg;
}
编译运行输出如下:
$ g++ fiborand.cpp
$ ./a.out
Fibonacci random number generator
using random_shuffle and a function object
Before shuffle:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
After shuffle:
6 8 5 4 3 7 10 1 9
该程序用完全不通的方法使用使用 rand_shuffle。Fibonacci 发生器封装在一个类中，该类能
从先前的“使用”中记忆运行结果。在本例中，类 FiboRand 维护了一个数组和两个索引变量 I
和 j。
FiboRand 类继承自 unary_function() 模板:
template <class Arg>
class FiboRand : public unary_function<Arg, Arg> {...
Arg 是用户自定义数据类型。该类还定以了两个成员函数，一个是构造函数，另一个是 operator()
（）函数，该操作符允许 random_shuffle()算法象一个函数一样“调用”一个 FiboRand 对象。  
绑定器函数对象
一个绑定器使用另一个函数对象 f()和参数值 V 创建一个函数对象。被绑定函数对象必须为双目
函数，也就是说有两个参数,A 和 B。STL 中的帮定器有：
&#8226;         bind1st() 创建一个函数对象，该函数对象将值 V 作为第一个参数 A。
&#8226;         bind2nd()创建一个函数对象，该函数对象将值 V 作为第二个参数 B。
举例如下：
Listing 11. binder.cpp  
#include <iostream.h>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <list>
  
using namespace std;
  
// Data
int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
list<int> aList(iarray, iarray + 10);
  
int main()
{
  int k = 0;
  count_if(aList.begin(), aList.end(),
    bind1st(greater<int>(), 8), k);
  cout << "Number elements < 8 == " << k << endl;
  return 0;
}
Algorithm count_if()计算满足特定条件的元素的数目。 这是通过将一个函数对象和一个参数
**到为一个对象，并将该对象作为算法的第三个参数实现的。 注意这个表达式:
bind1st(greater<int>(), 8)
该表达式将 greater<int>()和一个参数值 8 **为一个函数对象。由于使用了 bind1st()，所以
该函数相当于计算下述表达式：  
8 > q
表达式中的 q 是容器中的对象。因此，完整的表达式
count_if(aList.begin(), aList.end(),
  bind1st(greater<int>(), 8), k);
计算所有小于或等于 8 的对象的数目。  
否定函数对象
所谓否定(negator)函数对象，就是它从另一个函数对象创建而来，如果原先的函数返回真，则
否定函数对象返回假。有两个否定函数对象：not1()和 not2()。not1()接受单目函数对象，not2()
接受双目函数对象。否定函数对象通常和帮定器一起使用。例如，上节中用 bind1nd 来搜索 q<=8
的值：
  count_if(aList.begin(), aList.end(),
    bind1st(greater<int>(), 8), k);
如果要搜索 q>8 的对象，则用 bind2st。而现在可以这样写：
start = find_if(aList.begin(), aList.end(),

  not1(bind1nd(greater<int>(), 6)));
你必须使用 not1，因为 bind1nd 返回单目函数。  
总结：使用标准模板库 (STL)
尽管很多程序员仍然在使用标准 C 函数，但是这就好像骑着毛驴寻找 Mercedes 一样。你当然最
终也会到达目标，但是你浪费了很多时间。
尽管有时候使用标准 C 函数确实方便(如使用 sprintf()进行格式化输出)。但是 C 函数不使用异
常机制来报告错误，也不适合处理新的数据类型。而且标准 C 函数经常使用内存分配技术，没有
经验的程序员很容易写出 bug 来。.
C++标准库则提供了更为安全，更为灵活的数据集处理方式。STL 最初由 HP 实验室的 Alexander
Stepanov 和 Meng Lee 开发。最近，C++标准委员会采纳了 STL，尽管在不同的实现之间仍有细节
差别。
STL 的最主要的两个特点：数据结构和算法的分离，非面向对象本质。访问对象是通过象指针一
样的迭代器实现的；容器是象链表，矢量之类的数据结构，并按模板方式提供；算法是函数模板，
用于操作容器中的数据。由于 STL 以模板为基础，所以能用于任何数据类型和结构。

oumaizi

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