一、前言
永远记住，编写代码的宗旨在于简单明了，不要使用语言中的冷僻特性，耍小聪明，重要的是编写你理解的代码，理解你编写的代码，这样你可能会做的更好。
--- Herb Sutter
1998年，国际C++(www.cppentry.com)标准正式通过，标准化对C++(www.cppentry.com)最重要的贡献是：对“强大的抽象概念”给于更有力的支持，以降低软件的复杂度，C++(www.cppentry.com)提供了二种功能强大的抽象方法：面向对象编程(www.cppentry.com)与泛型编程(www.cppentry.com)。面向对象编程(www.cppentry.com)大家一定很熟悉了，这里就不再哆嗦了。提到泛型编程(www.cppentry.com)(Generic Programming)，有的人可能还不太熟悉，但是提到STL，你就一定会有所耳闻了。STL(Standard Template Library，标准模板库) 其实就是泛型编程(www.cppentry.com)的实现品，STL是由Alexander Stepanov(STL之父)、David R Musser和Meng Lee三位大师共同发展，于1994年被纳入C++(www.cppentry.com)标准程序库。STL虽然加入C++(www.cppentry.com)标准库的时间相对较晚，但它却是C++(www.cppentry.com)标准程序库中最具革命性的部分，同时也是C++(www.cppentry.com)标准程序库中最重要的组成部分。由于新的C++(www.cppentry.com)标准库中几乎每一样东西都是由模板(Template)构成的，当然，STL也不会例外。所以，在这里有必要先概要说明一下模板的有关概念。
二、模板概念
通过使用模板可以使程序具有更好的代码重用性。记住，模板是对源代码进行重用，而不是通过继承和组合重用对象代码，当用户使用模板时，参数由编译器来替换。模板由类模板和函数模板二部分组成，以所处理的数据类型的说明作为参数的类就叫类模板，而以所处理的数据类型的说明作为参数的函数叫做函数模板。模板参数可以由类型参数或非类型参数组成，类型参数可用class和typename关键字来指明，二者的意义相同，都表示后面的参数名代表一个潜在的内置或用户定义的类型，非类型参数由一个普通参数声明构成。下面是类模板和函数模板的简单用法：
template<class T1, int Size>
class Queue // 类模板，其中T1为类型参数，Size为非类型参数
{
public:
explicit Queue():size_(Size){}; // 显式构造，避免隐式转换
……
template<class T2> void assign(T2 first,T2 last); // 内嵌函数模板
private:
T* temp_;
int size_;
}
// 类模板中内嵌函数模板Compare的外围实现(如在Queue类外实现)
template<class T1,int Size> template<class T2>
void Queue<T1,Size>::assign (T2 first,T2 last) {}; // 模板的使用方法
int ia[4] = {0,1,2,3};
Queue<int, sizeof(ia)/sizeof(int)> qi;
qi.assign(ai,ai+4);
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三、泛型编程(www.cppentry.com)
泛型编程(www.cppentry.com)和面向对象编程(www.cppentry.com)不同，它并不要求你通过额外的间接层来调用函数，它让你编写完全一般化并可重复使用的算法，其效率与针对某特定数据类型而设计的算法相同。泛型编程(www.cppentry.com)的代表作品STL是一种高效、泛型、可交互操作的软件组件。所谓泛型(Genericity)，是指具有在多种数据类型上皆可操作的含意，与模板有些相似。STL巨大，而且可以扩充，它包含很多计算机基本算法和数据结构，而且将算法与数据结构完全分离，其中算法是泛型的，不与任何特定数据结构或对象类型系在一起。STL以迭代器(Iterators)和容器(Containers)为基础，是一种泛型算法(Generic Algorithms)库，容器的存在使这些算法有东西可以操作。STL包含各种泛型算法(algorithms)、泛型指针(iterators)、泛型容器(containers)以及函数对象(function objects)。STL并非只是一些有用组件的集合，它是描述软件组件抽象需求条件的一个正规而有条理的架构。
迭代器(Iterators)是STL的核心，它们是泛型指针，是一种指向其他对象(objects)的对象，迭代器能够遍历由对象所形成的区间(range)。迭代器让我们得以将容器(containers)与作用其上的算法(algorithms)分离，大多数的算法自身并不直接操作于容器上，而是操作于迭代器所形成的区间中。迭代器一般分为五种：Input Iterator、Output Iterator、Forward Iterator、Bidirections Iterator和Random Access Iterator。Input Iterator就象只从输入区间中读取数据一样，具有只读性，属于单向移动，如STL中的istream_iterator。Output Iterator刚好相反，只写出数据到输出区间中，具有只写性，属于单向移动，如STL中的ostream_iterator。Forward Iterator也属于单向移动，但不同之处是它同时具有数据读、写性。Bidirections Iterator如名称暗示，支持双向移动，不但可以累加(++)取得下一个元素，而且可以递减(--)取前一个元素，支持读、写性。Random Access Iterator功能最强，除了以上各迭代器的功能外，还支持随机元素访问(p+=n)，下标(p[n])、相减(p1-p2)及前后次序关系(p1<p2)等。Input Iterator和Output Iterator属于同等最弱的二种迭代器，Forward Iterator是前二者功能的强化(refinement)，Bidirections Iterator又是Forward Iterator迭代器的强化，最后Random Access Iterator又是Bidirections Iterator迭代器的强化。如下简单示例展示Input Iterator、Forward Iterator、Bidirections Iterator和Radom Access Iterator迭代器的功能（其中input_iterator_tag等带tag字符串为各不同迭代器的专属标识）：
1、InputIterator
template<class InputIterator, class Distance>
void advance(InputIterator& i, Distance n, input_iterator_tag)
{
for(; n>0; --n,++i){} // InputIterator具有++性
} |
2、ForwardIterator
template<class ForwardIterator, class Distance>
void advance(ForwardIterator& i, Distance n,forward_iterator_tag)
{
advance(i, n, input_iterator_tag());
}
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3、BidirectionalIterator
template<class BidirectionalIterator, class Distance>
void advance(BidirectionalIterator& i, Distance n, bidirectional_iterator_tag)
{
if(n>=0) // 具有++、--性
for(; n>0; --n,++i){}
else
for(; n>0; ++n,--i){}
}
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4、RandomAccessIterator
template<class RandomAccessIterator, class Distance>
void advance(RandomAccessIterator& i, Distance n, random_access_iterator_tag)
{
i += n; // 具有++、--、+=等性
} |