C++编程思想——模板与泛型

模板与泛型

一、模板

1、在默认的模板参数中，只能够被定义一次，而且它之后的模板参数也必须有默认值，这点与函数有点类似。

2、Vector的模板声明为：template<class T,class Allocator=allocatot<T> > class Vector;,第二个参数代表vector使用的分配器，负责内存的分配、释放、自动回收等。

3、Typename可以用于取代class以及声明模板代码内部某个类型。如果没有的话，编译器将会将那个类型看作一个静态的数据类型。

4、函数模板是一种抽象的函数定义，代表一类同构函数，它的实例化是由编译程序在处理函数调用时自动完成的；而类模板具有更高的抽象的类定义，其实例化必须由程序员在程序中显示的指定。

5、泛型编程可以写一般化的代码，效率与针对某特定数据类型而设计的算法相同。使用泛型编程可以增加代码的重用性，但是容易产生代码膨胀。

6、模板特化，分为类模版以及函数模板的特化。当函数模板需要对某些类型进行特别处理时为函数模板的特化。类似的可以定义类模板。

 

二、STL

1、STL是提供对常用需求重新开发的一种替代方法。包括容器、算法、迭代器。STL就是泛型编程的例子。

2、容器：

C++提供的3中容器分别为：序列容器：vector、list、deque；容器适配器：queue、stack、priority_queue；关联式容器：set、map、multimap、multiset；

1） vector：连续的对象数组。支持随机访问，动态数组的内存不够时，动态重新分配，其内存一般是当前的两倍。插入操作的开销很大。利用迭代器插入元素可以使用Insert函数。由于重新分配带来的问题，以后那次，如果在程序的某一处创建所有的对象看，而在另一处随机访问它们，可以先填充一个deque,然后在该deque的基础上创建一个vector，达到快速索引的目的。因为一旦内存不够进行重新分配的时候，其迭代器也会无效，所以确定元素大小下使用vector最安全，且一次性的填入所有的元素另只在后端添加或者删除元素。

2） deque,双端队列。利用的是多个连续的存储块，所以向其两段添加或删除元素带来的开销很小。支持随机访问，但是需要分配新的空间是速度很快，因为它的元素是连续的几块内容。可以很方便在前端和后端加进新的元素。

3） List，双向链表，在序列的任何地方都可以快速的插入或删除元素，它只要在存储区顶部设置一个前向和反向指针，开销小。

小结：这三种容器都有push_back函数，但是push_front函数是后面两种特有的。检索元素的时候1，2可以使用[]。sort、reverse在list有其内部的成员，通用的这两种算法仅仅适用于普通的数组、vector、deque。为了提高效率，vector在添加元素前最好利用reserve设置容量，deque是不需要的，vector是没有pop_front函数的。

4)关联式容器底层的机制都是红黑树。在set情况下，要查看对象是否以及将那个在几何中，而使用map时查看关键字。但是如果使用operatorp[]查询一个值，但是该值不存在，map就会创建一个新的关键字对。所以想查找某个对象是否在几何终会难过，应该使用count或者是find函数。

5)map中将关键字以及值插入是以pair作为实例化的一部分来创建的。该pair成为value_type,所以其实是创建了一个value_type对象。

6)多重集合可以允许重复。

7)适配器容器都有一个该适配器构建在其上的默认的容器。所有适配器默认的序列容器都是vector。

8)智能指针auto_prt保证当异常掷出后，分配的对象可以自动销毁，内存被释放。是在动态内存和异常之间进行平滑的交互。std:auto_ptr<char> ptr(new char[10]),后面的尖括号中必须制定智能指针的类型。其实现的方式在于引用计数的判定。

3、算法

1）unique算法仅仅将毗邻的重复元素删除，如果去掉重复的元素，必须先排序。

2）删除时，erase才能够实现真正的删除，而remove只是将元素放入容器的后面，重新设置了迭代器的end指针，返回指向新末尾的迭代器。

3）使用库函数back_inserter能够返回一个特殊类型的迭代器，内存的大小可根据容器的需要自动扩大。

4）Copy，remove_copy_if。复制定义好的某个序列中的一个子集到另一个序列中。

5）Replace_copy_if,输出一个序列时用一个固定的值来替代这些元素。

6）Count_if返回一个徐行列中国满足给定判定函数的元素的个数、

7）函数对象。是重载operator（）的类的一个实例。根据使用参数的个数和返回值的类型分为发生器、一元函数、二元函数，一元判定函数，其返回值是bool型一元函数。二元判定函数。函数对象可以用来解决函数参数个数的问题。更具体的可以使用bind1st和bind2st函数适配器，将二元函数对象转换为一元函数对象。

8）Fill可用一个特定只来填充容器中某个范围的数据。Generate()为范围内的每个元素进行gen()调用，为每个元素 产生一个不同的值。

9）Reverse倒置原序列范围内的元素，reverse_copy会保持原序列范围内元素序列不变，将倒置的元素复制到destination中，返回超越末尾的迭代器。Rotate则是旋转，以中间元素为界限。

10）Find查找，search是针对子集。

11）Sort排序，部分排序partial_sort

 

4、迭代器

迭代器的种类有：输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器。最后一种可以利用operator[]进行索引，而双向迭代器每次只能走一个位置。