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Essential C++ 第三章内容概述

本章主要介绍如何使用容器，并探讨如何脱离变量类型和容器类型，通过泛型算法实现功能。

1. 前置知识

1.1 下标操作的实质

数组的内存存储方式是一段连续的空间，按元素大小分割而成。数组下标操作实际上是地址偏移和提领运算的组合。例如，a[2]等价于* (a + 2)，但需要考虑指针类型的偏移。

1.2 迭代器（泛型指针）

迭代器是一种抽象的地址偏移操作，用于处理内存表结构。它允许在非连续内存存储的容器（如list）中高效地访问元素，解决了传统下标操作的局限性。

1.3 函数对象

函数对象是一种类，通过重载()操作符实现功能。它的优势在于可以实例化、携带数据和状态，支持在线编译，提升运行效率。

函数对象的定义与使用

template
   
    class myOutput {public:    void operator()(inputiterator first, inputiterator last) {        for (; first != last; ++first) {            cout << (*first) << endl;        }    }};
   

使用方法

myOutput
   
    
     > a;a(ivec.begin(), ivec.end());
    
   

2. 匿名调用：

myOutput
    
     
      >()(ivec.begin(), ivec.end());
     
    

1.4 绑定适配器

绑定适配器用于将二元运算转换为一元操作。例如，bind2nd(greater<int>, 5)用于查找大于5的元素。

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2. 容器

容器是泛型算法的主要操作对象，主要包括顺序容器和关联容器。

2.1 容器的共性操作

定义方法

3. 初始化空容器：

vector
    
      a;
    

2. 指定大小：

vector
     
       a(10);
     

3. 指定大小和默认值：

vector
      
        a(10, 0);
      

4. 拷贝部分容器：

vector
       
         a(ivec.begin(), ivec.end());vector
        
          a(ivec);
        
       

插入操作

• insert(pos, val)：在指定位置插入一个元素。
• insert(pos, count, val)：在指定位置插入多个元素。
• insert(pos, start, end)：插入一段元素序列。

删除操作

• erase(pos)：删除指定位置的元素。
• erase(start, end)：删除指定范围内的元素。

特殊操作

• push_back() 和 pop_back()：在末尾/开头插入/删除元素。
• front() 和 back()：获取首尾元素。

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3. 泛型算法

泛型算法通过抽象操作符号，脱离变量和容器类型，实现统一操作。

3.1 常用泛型算法

5. 查找元素：

   • find(): 在无序容器中查找元素。
   • binary_search(): 在有序容器中高效查找。

6. 统计元素：

   • count(): 统计元素出现次数。

7. 查找子序列：

   • search(): 检查是否存在子序列。

3.2 应用举例

#include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            using namespace std;template
            
             outputiterator filter(inputiterator first, inputiterator last, outputiterator at, valtype val, comp pred) { while ((first = find_if(first, last, bind2nd(pred, val))) != last) { *at++ = *first++; } return at;}int main() { vector
             
               ivec1 = {1, 8, 3, 3, 4, 4, 5, 10, 4, 7}; // 方法一：逐个查找 vector
              
                dst_ivec1; auto it = find_if(ivec1.begin(), ivec1.end(), bind2nd(greater
               
                (), 5)); while (it != ivec1.end()) { dst_ivec1.push_back(*it); ++it; } // 方法二：排序后删除不需要的部分 vector
                
                  local_vec(ivec1); sort(local_vec.begin(), local_vec.end()); auto iter = find_if(local_vec.begin(), local_vec.end(), bind2nd(greater
                 
                  (), 5)); local_vec.erase(local_vec.begin(), iter); return 0;}
                 
                
               
              
             
            
           
          
         
        
       

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4. 容器设计不需要考虑容量大小的设计技巧

4.1 iterator inserter

iterator inserter用于替代赋值符号，支持动态容器大小管理。常见类型包括：

• back_inserter(vec): 用push_back代替赋值符号。
• inserter(vec, vec.end()): 在指定位置插入元素。
• front_inserter(lst): 只适用于list和deque，用push_front代替赋值符号。

4.2 使用示例

#include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            using namespace std;int main() {    vector
            
              words; istream_iterator
             
               it(cin); istream_iterator
              
                eof; // 将输入内容存储到向量 copy(it, eof, back_inserter(words)); // 排序 sort(words.begin(), words.end()); // 输出结果 ostream_iterator
               
                 os(cout, " "); copy(words.begin(), words.end(), os); return 0;}
               
              
             
            
           
          
         
        
       

---

5. 来自标准输入输出和文件输入输出的迭代器操作

通过迭代器操作，可以高效地读取和写入数据。

5.1 标准输入输出

#include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            using namespace std;int main() {    vector
            
              words; istream_iterator
             
               it(cin); istream_iterator
              
                eof; // 将输入内容存储到向量 copy(it, eof, back_inserter(words)); // 排序 sort(words.begin(), words.end()); // 输出结果 ostream_iterator
               
                 os(cout, " "); copy(words.begin(), words.end(), os); return 0;}
               
              
             
            
           
          
         
        
       

5.2 文件输入输出

#include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           #include 
           
            #include 
            
             using namespace std;int main() { ifstream in_file("1.txt"); ofstream out_file("2.txt"); vector
             
               words; istream_iterator
              
                it(in_file); istream_iterator
               
                 eof; // 将输入内容存储到向量 copy(it, eof, back_inserter(words)); // 排序 sort(words.begin(), words.end()); // 输出结果 ostream_iterator
                
                  os(out_file, " "); copy(words.begin(), words.end(), os); return 0;}
                
               
              
             
            
           
          
         
        
       

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本章内容涵盖了容器的使用、泛型算法的应用以及如何通过迭代器操作高效处理数据。