三十分钟掌握STL-教程

《三十分钟掌握STL》——这是一本引人入胜的小人书。虽然它的原名是《using STL》，作者不详，但其内容令人着迷，让我忍不住在短短两个晚上内将其翻译出来。尽管未经过细致的内容校验，但我相信，如果你不能在三十分钟内感受到它的价值，那么这本书将会被你所忽视。在翻译过程中，我省略了一些内容，但这也是出于无奈，因为时间有限。

译者：kary，联系方式：karymay@163。

让我们来了解一下STL的概述。STL的一个重要特点在于数据结构和算法的分离。虽然这是一个简单的概念，但这种分离确实使得STL变得非常通用和灵活。例如，STL的sort()函数是完全通用的，你可以使用它来操作几乎任何类型的数据集合，无论是链表、容器还是数组。

要点提示：

STL算法以模板函数的形式提供。为了与其他组件相区别，在本书中STL算法以接一对圆括弧的方式表示，例如sort()。STL的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。在STL中，你找不到任何明显的类继承关系。这似乎是一种退步，但实际上这正是使得STL组件具有广泛通用性的底层特征。由于STL是基于模板的，内联函数的使用使得生成的代码更加高效。

提示：在使用了STL的程序编译时，请确保至少使用-O优化以保证内联扩展。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大约50个算法都是完全通用的，不依赖于任何特定的数据类型。接下来我们详细讨论三个基本的STL组件：迭代器、容器和算法。迭代器提供了一种访问容器中对象的方法，就像指针一样。事实上，C++的指针也是一种迭代器。这些迭代器可以是定义了一系列操作符（如operator()等）的类对象。容器是一种模板类的数据结构，如list、vector和deque等。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器。算法是一系列模板函数，用于操作容器中的数据。例如，STL使用sort()对一个vector进行排序，使用find()在list中搜索对象。这些函数与它们操作的数据的结构和类型无关，可以在各种数据结构上使用。为了避免与其他头文件冲突，STL的头文件不再使用传统的.h扩展名。为了确保可移植性，建议使用没有.h后缀的文件名来引用这些头文件。表1列出了最常使用的各种容器类的头文件及其对应的容器类。需要注意的是名字空间的概念，这可以避免标志符冲突的问题。最后强调一点：迭代器是STL的核心组成部分之一，它提供了访问容器中对象的方法并定义了对象的范围。虽然迭代器类似于指针但它并非仅仅是指针那么简单我们不能简单地将它们视为具有地址值的实体在某些情况下一个数组索引也可以被视为一种迭代器迭代器可以通过多种方式创建并且可以在程序中被作为变量创建出来以提供对容器中元素的访问方式总的来说掌握STL是学习高效编程的重要一环希望你在阅读本书后能够充分利用STL的强大功能提升你的编程技能。在编程世界中，STL容器类是一种强大的工具，它为特定类型的数据创建迭代器，使得数据的访问和管理变得更加便捷。迭代器在STL中扮演着至关重要的角色，它们类似于指针，拥有多种操作符以获取和处理数据。

一个STL容器可能会为了处理特定类型的数据而创建不同类型的迭代器。这些迭代器大致可以分为五种类型：Input iterators、Output iterators、Forward iterators、Bidirectional iterators以及Random access iterators。每种迭代器都有其独特的功能和操作方式。

以狼蚁网站SEO优化为例，它使用STL的迭代器和算法来处理数据。迭代器的使用并不仅限于STL容器，实际上，它们可以用于任何C或C++类型的数据。比如在一个普通的数组中，你也可以使用指针作为迭代器来使用STL的find()函数进行搜索。

在编程实践中，有一个名为iterdemo.cpp的示例代码，它展示了如何使用指针作为迭代器来搜索一个数组中的值。代码中定义了一个全局数组iarray，然后使用find()函数来搜索特定值。find()函数接受三个参数：搜索范围的起始和结束指针以及待查找的值。它返回一个迭代器，指向找到的值或者超过数组末尾的值（如果没有找到）。在这个例子中，如果找到值，ip将指向该值；否则，ip将等于iarray+SIZE（即数组的末尾）。这就是如何判断find()函数是否成功找到值的方法。

容器迭代器：从狼蚁网站SEO优化的角度理解

在C++编程中，迭代器是一种强大的工具，它允许我们以类似于指针的方式遍历容器的元素。虽然C++指针也是一种迭代器，但容器迭代器提供了更为丰富和强大的功能。在狼蚁网站的SEO优化代码中，我们可以清晰地看到这一点。

让我们首先理解什么是容器迭代器。简单来说，迭代器是一种抽象指针，它指向容器中的元素，并允许我们以直观的方式访问和操作这些元素。与C++指针不同，容器迭代器必须符合STL（标准模板库）迭代器的规则。这意味着我们不能随意更改迭代器的值，也不能将其指向容器的末尾之外。

狼蚁网站的SEO优化代码中创建了一个vector容器，并使用find函数在其中搜索特定的值。find函数接受两个迭代器参数，分别表示搜索范围的开始和结束。如果找到目标值，迭代器将指向该值；否则，它将指向容器的末尾。这是一种典型的输入迭代器的使用方式。

输入迭代器是最常见的迭代器类型，它允许我们访问和修改所指向的元素，并且可以使用“==”和“!=”操作符来测试两个迭代器是否相等。我们还可以使用“++”操作符将迭代器移动到下一个元素，或者使其指向容器的末尾。值得注意的是，我们必须遵循STL函数的规则来使用迭代器，否则可能会导致程序错误。例如，我们不能将一个输入迭代器赋值给一个常量迭代器，也不能将一个迭代器的值直接设置为一个具体的数值。相反，我们应该使用容器类的方法来获取迭代器对象。这些方法包括begin()和end()，它们分别返回指向容器开始和结束的迭代器。一些容器还提供了rbegin()和rend()方法，用于反向遍历容器。

除了输入迭代器之外，还有输出迭代器和其他类型的迭代器。输出迭代器主要用于将数据从一个位置复制到另一个位置，而只读迭代器则只能读取元素而不能修改它们。在使用这些迭代器时，我们必须确保遵循它们的规则和使用方法，以避免程序出错。狼蚁网站的SEO优化代码中并没有直接使用输出迭代器和只读迭代器的情况。但在其他情况下，它们可能会非常有用。例如，我们可以使用输出迭代器将数据从一个容器复制到另一个容器；使用只读迭代器来读取容器中的元素而不修改它们。为了更好地理解和使用这些迭代器类型以及STL函数和算法的知识是非常重要的。因此我们在阅读后续章节后可能需要回顾本章节的内容以便更好地理解迭代器的用法和功能。同时需要注意的是在编写代码时遵守STL的规则以确保程序的正确性和稳定性。在狼蚁网站的SEO优化代码中我们可以发现这是一个非常重要的原则因为任何错误的使用都可能导致程序出现问题甚至崩溃。因此我们必须谨慎对待并使用好这些强大的工具来提高我们的编程效率和代码质量从而达到优化SEO的目的。在编程世界中，迭代器扮演着至关重要的角色。它们允许我们以抽象的方式访问数据，让我们聚焦于数据本身，而不是数据的存储方式。这篇文章将向你深入介绍迭代器技术，并展示如何使用它们与容器和算法进行交互。

让我们理解什么是迭代器。简单来说，迭代器就像一个指针，它指向容器中的元素并允许我们访问和操作这些元素。它们有多种类型，每种类型都有其特定的功能。例如，前推迭代器只能向前移动，双向迭代器可以向前和向后移动，而随机访问迭代器则可以跳转到容器的任何位置。

现在让我们看看如何在实践中使用迭代器。在以下的例子中，我们有一个双精度浮点数数组和一个双精度浮点数向量。我们使用copy算法将数组的内容复制到向量中，并使用迭代器打印向量的内容。这是一个非常重要的操作，因为它展示了如何将数据从一个容器转移到另一个容器。

在使用copy算法时，我们必须确保目标容器有足够的空间或者容器本身是自动扩展的。否则，我们可能会遇到错误。迭代器的使用也需要谨慎。我们需要确保在使用它们时理解其范围和限制。

除了基本的操作，我们还可以使用更高级的算法来操作容器中的数据。例如，replace算法允许我们替换容器中的特定值。我们可以使用它来更新容器中的数据或修正错误。reverse算法可以将容器的顺序颠倒过来，这是一个非常有用的操作，尤其是在需要反向遍历容器时。

随机访问迭代器是一个强大的工具，它允许我们以任意顺序访问数据并进行读写操作。STL的排序和搜索函数使用随机访问迭代器。我们还可以使用random_shuffle函数随机打乱容器的顺序。这对于创建随机样本或进行随机测试非常有用。

除了直接在容器上使用迭代器，我们还可以将输入/输出流视为容器，并使用接受迭代器参数的算法与它们一起工作。这是一个强大的概念，因为它允许我们以统一的方式处理数据和文件。我们可以使用流和迭代器的组合来读取用户输入或写入数据到文件中。这是一个非常强大的技术，可以帮助我们编写更简洁、更高效的代码。

让我们来看输出流迭代器。在C++的STL库中，存在一个强大的工具——输出流迭代器。它的作用是将容器中的值传输到输出流对象中。在提供的代码中，我们看到了如何使用它来显示容器中的值。这个迭代器可以与任何接受输出迭代器的函数一起使用，使得代码更加简洁明了。定义输出流迭代器的方式非常简单，只需要创建一个ostream_iterator对象，并将ostream对象和分隔符字符串作为参数传入。这个迭代器可以和任何容器一起使用，无论是矢量、链表还是其他容器。它的魔力在于可以将容器的值轻松地展示给我们，让我们更好地理解数据的结构和内容。

代码故事：STL中的函数与函数对象

在C++的世界里，STL（标准模板库）是一个不可或缺的存在。它提供了丰富的容器和算法，让开发者能更高效地处理数据。今天我们要讲述的故事，围绕着函数与函数对象展开。

接下来，我们看到了两个强大的迭代器函数：advance()和distance()。这两个函数就像是精灵们的导航工具，让它们能够在数据的海洋中自由穿梭。advance()函数可以让迭代器按照指定的数目前进或后退，而distance()函数则告诉我们到达另一个迭代器所需的操作数量。这就像是在数据世界里的一次旅程，精灵们使用这些工具来未知的领域。

这个故事展示了函数与函数对象在STL中的强大功能。通过灵活使用这些工具，开发者可以轻松地处理数据，实现各种复杂的功能。在这个充满魔法和奇迹的数据世界里，代码精灵们将继续更多的可能性，为我们带来更多的惊喜和启示。在C++的世界里，代码如同诗篇，每个字符都有其独特的韵律和含义。让我们一同深入这段代码的精髓，赋予其更加生动和吸引人的表达。

我们引入了所需的头文件，为接下来的编程之旅铺设基石。我们需要的函数和算法都藏身在这些头文件中，如同神秘的宝藏等待我们去发掘。

```cpp

include // For streams

include // To hold our data in a vector

include // For iterative algorithms

include // For srandom and random functions

include // For time-based seeding of random generator

include // For function objects and their operators

```

我们的旅程从创建一个向量`v`开始，它的大小由`VSIZE`定义。这个向量将存储我们的数据，如同一个巨大的容器，承载着我们的数据和梦想。

接下来，我们初始化随机种子并填充向量。这个过程如同播种，我们将随机生成的种子撒入向量的田野中，等待它们生根发芽。我们使用`for_each`算法来调用`initialize`函数，将随机值填充到向量的每一个角落。

然后，我们展示向量的内容，如同展示一幅精心绘制的画卷。接着，我们使用断言函数来统计负值的数量。这个过程如同家寻找宝藏，我们用`isMinus`断言函数作为指南，寻找向量中的负值宝藏。

现在让我们深入了解一下这些函数的具体内容：

`initialize`函数负责生成随机值。它接受一个长整型引用参数`ri`，并将其设置为一个随机值。这个值可能是正的，也可能是负的，如同的正反面一样随机。

`show`函数负责显示一个长整型的值。它接受一个常量长整型引用参数，并将其打印出来。

`isMinus`函数是一个断言函数，它接受一个长整型参数并返回一个布尔值，表示该值是否小于零。它帮助我们识别向量中的负值。

在C++的STL中，函数对象是一种特殊的类，它们通过重载函数调用操作符来模拟函数的行为。这意味着我们可以传递一个类对象作为算法的操作数，以便执行更复杂的操作。这些函数对象如同魔法棒，为我们的代码增添更多的可能性。

我们注意到有些版本的ANSI C++定义了特定的函数对象，如`times()`（在某些版本中被命名为`multiplies()`）。这些函数对象在头文件中定义，为我们的算法提供了强大的工具。其中一个是`aumulate()`算法，它可以计算容器中所有值的总和，如同一把神奇的魔法棒，将散落的珍珠串联起来。

在编程的世界里，值的表现方式多种多样，它们可以是简单的数据类型，也可以是复杂的类对象。今天我们要的是一种特殊的类对象，它通过重载操作符“+”来展现自己的价值。我们称之为“aumate”。在编程列表中的第八项是一个名为“aum.cpp”的文件，让我们一起深入。

此程序引入了几个必要的库文件，包括iostream.h用于输入输出流操作，numeric用于数值计算，vector用于创建向量对象，以及functional用于使用函数对象。同时定义了一个名为MAX的宏，代表向量的最大长度。

程序的主入口是main函数。我们创建了一个名为v的向量对象，其大小为MAX。接下来，我们使用传统的循环方式填充这个向量。然后，我们利用aumulate函数计算向量中值的总和和乘积。值得注意的是，aumulate函数可以接受一个二元操作符作为参数，这里我们使用了multiplies函数对象来计算乘积。

编译并运行这个程序后，输出结果为：向量的值的总和和乘积。这是一个典型的利用函数对象aumulate的例子，aumulate函数在内部将每个容器中的对象和第三个参数作为multiplies函数对象的参数进行计算。

这类函数具有独特的内存特性，它们能够记忆先前的调用结果。以随机数发生器函数为例，让我们深入理解这一过程。

通常，C程序员会使用静态或全局变量来保存上一次调用的结果。这种做法存在着一些缺陷。这些函数无法与其数据实现分离，使得代码的维护和扩展变得困难。为了保证线程安全，还需要使用TLS（线程本地存储），这无疑增加了复杂性和开销。

为了解决这个问题，我们可以使用类来封装这些数据“内存”，以确保更安全、更可靠地管理这些函数。让我们通过一个例子来展示这一过程。

假设我们有一个名为randfunc.cpp的文件，其中包含了一些必要的头文件和命名空间声明。在这个例子中，我们有一组需要随机化的数据，以及一些函数原型。主要函数通过调用time函数来为随机数生成器设置种子，然后使用Display函数展示随机化之前和之后的向量内容。

其中，一个重要的部分是使用STL（标准模板库）的单目函数模板来创建一个名为ptr_RandInt的对象。这个对象指向我们的RandInt函数，该函数用于生成随机数。通过这种方式，我们可以将随机数的生成与具体的实现细节分离，使得代码更加清晰、易于维护。

在main函数中，我们使用random_shuffle函数对向量进行随机排序。这个函数接受三个参数：向量的起始和结束迭代器，以及一个用于生成随机数的函数对象。在这里，我们使用ptr_RandInt对象作为这个函数对象，它指向我们的RandInt函数，该函数简单地调用rand()函数来生成随机数。通过这种方式，我们可以轻松地实现向量的随机排序。

代码名称：fiborand.cpp

包含头文件：iostream、algorithm（需用到random_shuffle()函数）、vector（需用到vector容器）、functional（需用到unary_function）

使用命名空间：std

数据源准备随机化：

int数组iarray[10]，包含数字1至10。使用vector容器v复制此数组，为随机化做准备。

功能展示与说明：

程序将展示一个名为FiboRand的模板函数对象类的功能。此类具有记忆功能，能够在每次使用中进行结果记忆。让我们深入了解这个类的构造和功能。

类定义：

template

class FiboRand : public unary_function {

private:

int i, j; //索引变量

Arg sequence[18]; //存储斐波那契数列的数组

public:

FiboRand(); //构造函数

Arg operator()(const Arg& arg); //函数操作符重载

};

主函数：

在main函数中，我们创建了一个FiboRand类的对象fibogen。接下来，通过输出语句介绍程序的功能和目的。然后调用Display函数展示随机化前的向量v内容。使用random_shuffle函数和fibogen对象对向量v进行随机排序。最后再次调用Display函数展示随机化后的向量v内容。

辅助函数：

Display函数用于在控制台上显示向量的内容。它接受一个向量引用和一个字符串作为参数，将向量中的元素输出到控制台。

FiboRand类构造函数：

在FiboRand类的构造函数中，我们初始化序列数组sequence为斐波那契数列的前两个元素，然后通过循环计算剩余的元素。同时初始化索引变量i和j。这样，我们的类就能记住斐波那契数列的生成规则。

函数操作符重载：

在FiboRand类的函数操作符重载中，我们计算斐波那契数列中的下一个元素k，并将其存储在序列数组中。然后更新索引变量i和j的值，确保它们在循环中不会越界。最后返回元素k对参数arg的模运算结果。这样，我们的类就能根据先前的使用结果生成随机的斐波那契数列元素。通过random_shuffle函数与这个类结合使用，我们可以实现随机排序的功能。经过编译和运行后，您将看到向量v在随机排序前后的内容展示在控制台上。该程序展示了如何使用完全不同于传统的方法利用Fibonacci序列生成随机数并用于随机排序的功能。理解并阐述FiboRand类的继承及其特性

FiboRand类是一个模板类，它继承自unary_function模板。这意味着FiboRand类是一个函数对象，可以接受一个参数并返回一个结果。该类特别设计用于与STL（Standard Template Library）中的算法一起使用。让我们深入一下这个类的特性和功能。

FiboRand类定义了两个成员函数：构造函数和操作符()函数。构造函数用于初始化对象的状态，而操作符()函数则定义了函数对象的行为。在这个情况下，操作符()允许random_shuffle()算法像调用一个函数一样“调用”一个FiboRand对象。这意味着你可以使用FiboRand对象作为参数传递给random_shuffle()算法，以自定义随机乱序的行为。

关于绑定器函数对象，它们是一种特殊的函数对象，用于将另一个函数对象和一个或多个值绑定在一起，创建一个新的函数对象。这在STL算法中非常有用，因为它们允许你传递自定义的谓词（即返回布尔值的函数对象）到算法中。在FiboRand的上下文中，绑定器可能不是必需的，因为它们主要用于创建更通用的谓词，而不是直接与random_shuffle()算法一起使用。它们可以用于其他需要自定义谓词的STL算法。

否定函数对象是另一种特殊的函数对象，它们用于反转另一个函数对象的逻辑结果。也就是说，如果一个函数对象返回真，则否定函数对象返回假；如果返回假，则否定函数对象返回真。这在需要反转逻辑的情况下非常有用。在FiboRand的上下文中，否定函数对象可能不是必需的，因为它们主要用于与其他STL算法一起使用时的逻辑反转操作。它们可以用于任何需要反转逻辑的场景。

关于STL的使用，它提供了一种更为安全、灵活的方式来处理数据集。STL最初由HP实验室的Alexander Stepanov和Meng Lee开发，并被C++标准委员会采纳为C++标准的一部分。STL的主要特点包括数据结构和算法的分离，以及非面向对象本质。由于STL基于模板，因此可以用于任何数据类型和结构。使用STL可以简化代码，提高代码的可读性和可维护性，同时提高程序的性能。FiboRand类与STL紧密结合，提供了一种灵活的方式来使用随机乱序算法和其他STL算法。

FiboRand类是一个强大的工具，用于在C++中与STL算法一起使用。它的设计允许你通过定义自己的函数对象来定制算法的行为。通过理解这个类的特性和功能，你可以更有效地使用它来提高你的代码的质量和效率。