C++ 接配器(Adapter)总结

Posted 2020-11-04 j1ac

近日在看《STL源码解析》，STL里面一大堆泛型编程的确是非常巧妙，不过由于时间有限，我还是只能更加专注于日常使用比较多的一些知识。

Adapter是我在最开始使用STL Container的时候就听到的一个词，一直以来没有比较深入的了解，借着这次学习STL源码，在这里总结一下：

 

首先是Adapter的定义，《Design Patterns》中对于Adapter的定义我觉得真的十分准确：将一个Class的接口转换成另一个Class的接口，使原本因接口不兼容而不能合作的Class可以一起运作。这很直接就能让我想到日常生活中常见的Adapter：电源适配器。同样的，其实两者的作用也差不多。

 

STL里面主要有两种接配器（Adapter）：容器接配器（Container Adapter）和迭代器接配器（Iterator Adapter），下面举几个例子了解一下这两类主要的Adapter：

 

Container Adapter：

　　最常用的容器接配器无非是queue和stack，从意义上来说，他们为底层的容器提供了一层包装，使得底层的容器只表现出这些接配器所定义的数据结构的功能。

这里假设底层容器是deque，双向开口，而且两端插入删除都能够实现O(1)的时间复杂的。当作为queue进行包装的时候deque就会封闭一端的插入操作，封闭另一端的删除操作，使得整个deque表现出FIFO的特性，在作为stack的时候同理。

　　可以看到Container Adapter做到的功能很直观，也很好理解，只是对于容器的一层包装，改变了数据结构的接口的同时方便了我们对其的理解和使用。

 

Iterator Adapter（#include<iterator>）：

　　迭代器接配器是我原先并不是很熟悉的，对于STL中iterator的使用我可能最多的也就是begin(),end(),const_iterator,rbegin()等等，而在这里我要讲的Iterator Adapter主要有三种，分别是insert iterator，reverse iterator，iostream iterator。

 

　　首先是insert iterator。从定义上来讲，它的作用是将一般迭代器的赋值（assign）操作转变为插入（insert）操作。理解了这句话也就理解了insert iterator的本质。

下图显示的是STL里面insert iterator的主要用法：

　　这三种形式的最大区别无非就是使用Adapter之后元素插入的位置了。

　　先来一段最简单的测试代码：

 1 #include<iostream>
 2 #include<iterator>
 3 #include<vector>
 4 using namespace std;
 5 
 6 int main(){
 7     vector<int> data={6,2,3,4,5,9};
 8     for(int i = 0;i<10;++i){
 9         *back_inserter(data)=i;
10     }
11 
12     for(auto j:data) cout<<j<<" ";
13     cout<<endl;
14     return 0;
15 }

输出结果：6 2 3 4 5 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

可以看到，我们依然可以把经过Iterator Adapter修饰之后的结果当成是一种迭代器，依然可以用*符号，但不同的是当你对它进行赋值的时候，它将自动进行insert操作。使用原书中的描述应该更好：

也就是说在insert iterator的封装下，该iterator只是将assign操作变成了push_back,push_front,insert，而其他操作++,--,*全部返回原先的iterator

 这也就能够解释copy函数的时候进行复制的底层实现了，在每复制一个值后的++对insert iterator并不起作用，只有赋值assign会起到相关操作。

当使用copy函数的时候：

 1 #include<iostream>
 2 #include<iterator>
 3 #include<vector>
 4 #include<algorithm>
 5 using namespace std;
 6 
 7 int main(){
 8     vector<int> data={6,2,3,4,5,9};
 9     vector<int> res={2,1,1};
10     copy(data.begin(),data.end(),back_inserter(res));
11     for(auto j:res) cout<<j<<" ";
12     cout<<endl;
13     return 0;
14 }

输出结果：2 1 1 6 2 3 4 5 9

copy的时候每次都是从res的末尾插入一个数字并进行copy，而不像copy本义中只存在的赋值而已。

 

　　reverse iterator:

　　显然作用是使得iterator方向相反，常和rbegin,rend一起使用，比如：

 1 #include<iostream>
 2 #include<iterator>
 3 #include<vector>
 4 #include<algorithm>
 5 using namespace std;
 6 
 7 int main(){
 8     vector<int> data={6,2,3,4,5,9};
 9     vector<int>::reverse_iterator it = data.rbegin();
10     for(;it!=data.rend();++it) cout<<*it;
11     cout<<endl;
12     return 0;
13 }

输出：954326

　　iostream iterator：

　　这种Adapter将iterator和输入输出流(可以是文件流)相关联，经常和copy函数联合使用：

 1 #include <iostream>     // std::cout
 2 #include <iterator>     // std::ostream_iterator
 3 #include <vector>       // std::vector
 4 #include <algorithm>    // std::copy
 5 
 6 int main () {
 7   std::vector<int> myvector;
 8   for (int i=1; i<10; ++i) myvector.push_back(i*10);
 9 
10   std::ostream_iterator<int> out_it (std::cout,", ");
11   std::copy ( myvector.begin(), myvector.end(), out_it );
12   return 0;
13 }

输出：10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,

 

从上面的例子中可以看到，接配器（Adapter）在STL中有着重要作用，其和copy等常用函数关系紧密，同样可以和输入输出等操作进行结合。　　

参考：《STL源码剖析》

　　http://www.cplusplus.com/reference/iterator/ostream_iterator/