Chapter10：泛型算法

Posted 2020-08-05 wangyanphp

泛型算法的基础是迭代器。

迭代器令算法不依赖于容器，但是算法依赖于元素类型的操作。也即：算法永远不会执行容器的操作。

那么，如果想向容器中添加元素或者执行其他的一些操作呢？标准库提供了插入迭代器来完成。但算法自身永远不会做这样的操作。

 

 

• 理解算法最基本的方法是：了解它们是否读取元素、改变元素、或是重排元素。

只读算法

1 int sum = accumulate(vec.cbegin(), vec.cend(),0);
2 //第三个参数类型决定了函数中使用哪个加法运算符及返回值类型

这里面蕴含着一个编程假定：将元素类型加到和的类型上的操作是可行的。

1 string sum = accumulate(v.cbegin(), v.cend(), string(""));
2 //错误：string无法转换为const char*
3 string sum = accumulate(v.cbegin(), v.cend(), "");

Best Practice：对于只读算法，最好使用cbegin（）和cend（）。

 

写算法

算法不会执行检查操作，不会检查写算法。

重排容器的算法

1 //消除重复单词
2 void elimDups(vector<string> &words)
3 {
4     sort(words.begin(), words.end());
5     auto end_unique = unique(words.begin(), words.end());
6     words.erase(end_unique, words.end());//使用容器操作来删除元素
7 }

 

 

• 定制操作——谓词

谓词是一个可调用表达式，其返回一个能用作条件的值。到目前为止，我们仅用过两种可调用对象：函数和函数指针。还有其他两种可调用对象：重载了函数调用运算符的类和lambda表达式。

lambda表达式：

具有一个返回类型、一个参数列表、一个函数体。

1 [capture list] (parameter list) -> return type {function body}

表达式格式说明：

「我们可以忽略参数列表和返回类型，但必须永远包含捕获列表和函数体。

   忽略参数列表，等价于一个空参数列表；忽略返回类型，如果函数体只有一个return语句，则从返回的表达式推断函数类型，否则，返回类型为void。

   虽然一个lambda可以出现在一个函数中，使用其局部变量，但它只能使用那些明确指明的变量。

    一个lambda可以直接使用定义在当前函数之外的名字。即：捕获列表只用于局部非static变量，lambda可以直接使用局部static变量和在它所在函数之外声明的名字。」

 1 void biggies(vector<string> &words, vector<string>::size_type sz)
 2 {
 3     elimDups(words);
 4     //按长度稳定排序
 5     stable_sort(words.begin(), words.end(), [](const string& a, const string& b) {return a.size() < b.size(); });
 6     //获取第一个size大于sz的元素
 7     auto wc = find_if(words.begin(), words.end(), [sz](const string &a) {return a.size() >= sz; });
 8     //size大于sz的元素数目
 9     auto count = words.end() - wc;
10     cout << count;
11     //打印这些单词
12     for_each(wc, words.end(), [](const string &s) {cout << s << " "; });
13     cout << endl;    
14 }

 

当定义一个lambda时，编译器生成一个与lambda对应的新的（未命名的）类类型。当向一个函数传递一个lambda时，同时定义了一个新类型和该类型的一个对象：传递的参数就是此未命名对象。

捕获分为值捕获和引用捕获：

被捕获的变量的值是在lambda创建时拷贝，而不是调用时拷贝；

如果lambda可能在函数结束后执行，捕获的引用指向的局部变量已经消失；

确保lambda每次执行的时候，信息都有预期的意义，是程序员的责任；一般来说，我们应该尽量减少捕获的数据量，来避免潜在的捕获导致的问题，而且，如果可能的话，应该避免捕获指针和引用。

 

捕获分为隐式捕获和显式捕获。

如果混合使用隐式捕获和显式捕获，显式捕获必须使用与隐式捕获不同的方式：如果隐式捕获使用引用方式（&），则显示捕获使用值方式；反之亦然。

 

可变lambda：

如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值，就必须在参数列表首加上关键字mutable。

对于那种只在一两个地方使用的简单操作，lambda表达式是最有用的；如果我们需要在很多地方使用相同的操作，通常应该定义一个函数，而不是多次编写相同的lambda表达式。

 

 

• 参数绑定

如果lambda的捕获列表为空，可以用函数来替代它。但是，对于捕获局部变量的lambda，用函数来替换它就不是那么容易了。我们必须解决这一问题。

1 auto newCallable = bind(callable, arg_list);

1 bool check_size(const string &s, string::size_type sz)
2 {
3     return s.size() >= sz;
4 }
5 
6 auto check6 = bind(check_size, placeholders::_1, 6);

以check6为例：只有一个占位符：表示check6只接受一个参数。占位符出现在arg_list的第一个位置，表示check6此参数对应到check_size的第一个参数。

最后一个问题：

1 for_each(words.begin(), words.end(), bind(print, os, _1, ‘ ‘));//错误，os不能拷贝
2 for_each(words.begin(), words.end(), bind(print, ref(os), _1, ‘ ‘));

 

 

其他迭代器：流迭代器、插入迭代器、反向迭代器、移动迭代器。

算法形参的4种模式：

1 alg(beg, end, other args);
2 alg(beg, end, dest, other args);
3 alg(beg, end, beg2, other args);
4 alg(beg, end, beg2, end2, other args);

list和forward_list使用自己的算法会比较好。