当我第一次打算写一篇关于STL的文章的时候,我不得不承认我当时低估了这个话题的深度和广度。有很多内容要含盖,也有很多详细描述STL的书。因此我重新考虑了一下我原来的想法。我为什么要写这篇文章,又为什么要投稿呢?这会有什麽用呢?有再来一篇关于STL的文章的必要吗?
当我翻开Musser and Saini的页时,我看到了编程时代在我面前消融。我能看到深夜消失了, 目标软件工程出现了。我看到了可维护的代码。一年过去了,我使用STL写的软件仍然很容易维护。 让人吃惊的是其他人可以没有我而维护的很好!
然而,我也记得在一开始的时候很难弄懂那些技术术语。一次,我买了Musser&Saini,每件事都依次出现,但是在那以前我最渴望得到的东西是一些好的例子。
当我开始的时候,作为C++一部分的Stroustrup还没出来,它覆盖了STL。
因此我想写一篇关于一个STL程序员的真实生活的文章可能会有用。如果我手上有一些好的例子的话,特别是象这样的新题目,我会学的更快。
另外一件事是STL应该很好用。因此,理论上说,我们应该可以马上开始使用STL。
什麽是STL呢?STL就是Standard Template Library,标准模板库。这可能是一个历史上最令人兴奋的工具的最无聊的术语。从根本上说,STL是一些“容器”的集合,这些“容器”有list, vector,set,map等,STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。
STL的目的是标准化组件,这样你就不用重新开发它们了。你可以仅仅使用这些现成的组件。STL现在是C++的一部分,因此不用额外安装什麽。它被内建在你的编译器之内。因为STL的list是一个简单的容器,所以我打算从它开始介绍STL如何使用。如果你懂得了这个概念,其他的就都没有问题了。另外, list容器是相当简单的,我们会看到这一点。
这篇文章中我们将会看到如何定义和初始化一个list,计算它的元素的数量,从一个list里查找元素,删除元素,和一些其他的操作。要作到这些,我们将会讨论两个不同的算法,STL通用算法都是可以操作不止一个容器的,而list的成员函数是list容器专有的操作。
这是三类主要的STL组件的简明纲要。STL容器可以保存对象,内建对象和类对象。它们会安全的保存对象,并定义我们能够操作的这个对象的接口。放在蛋架上的鸡蛋不会滚到桌上。它们很安全。因此,在STL容器中的对象也很安全。我知道这个比喻听起来很老土,但是它很正确。
STL算法是标准算法,我们可以把它们应用在那些容器中的对象上。这些算法都有很著名的执行特性。它们可以给对象排序,删除它们,给它们记数,比较,找出特殊的对象,把它们合并到另一个容器中,以及执行其他有用的操作。
STL iterator就象是容器中指向对象的指针。STL的算法使用iterator在容器上进行操作。Iterator设置算法的边界 ,容器的长度,和其他一些事情。举个例子,有些iterator仅让算法读元素,有一些让算法写元素,有一些则两者都行。 Iterator也决定在容器中处理的方向。
你可以通过调用容器的成员函数begin()来得到一个指向一个容器起始位置的iterator。你可以调用一个容器的 end() 函数来得到过去的最后一个值(就是处理停在那的那个值)。
这就是STL所有的东西,容器、算法、和允许算法工作在容器中的元素上的iterator。 算法以合适、标准的方法操作对象,并可通过iterator得到容器精确的长度。一旦做了这些,它们就在也不会“跑出边界”。 还有一些其他的对这些核心组件类型有功能性增强的组件,例如函数对象。我们将会看到有关这些的例子,现在 ,我们先来看一看STL的list。
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定义一个list
我们可以象这样来定义一个STL的list: #include <string>#include <list>int main (void) { list<string> Milkshakes;}
这就行了,你已经定义了一个list。简单吗?list<string> Milkshakes这句是你声明了list<string>模板类 的一个实例,然后就是实例化这个类的一个对象。但是我们别急着做这个。在这一步其实你只需要知道你定义了 一个字符串的list。你需要包含提供STL list类的头文件。我用gcc 2.7.2在我的Linux上编译这个测试程序,例如: g++ test1.cpp -otest1
注意iostream.h这个头文件已经被STL的头文件放弃了。这就是为什么这个例子中没有它的原因。
现在我们有了一个list,我们可以看实使用它来装东西了。我们将把一个字符串加到这个list里。有一个非常 重要的东西叫做list的值类型。值类型就是list中的对象的类型。在这个例子中,这个list的值类型就是字符串,string , 这是因为这个list用来放字符串。
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I使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中
#include <string>#include <list>#int main (void) { list<string> Milkshakes; Milkshakes.push_back("Chocolate"); Milkshakes.push_back("Strawberry"); Milkshakes.push_front("Lime"); Milkshakes.push_front("Vanilla");}
We now have a list with four strings in it. The list member function push_back() places an object onto the back of the list. The list member function push_front() puts one on the front. I often push_back() some error messages onto a list, and then push_front() a title on the list so it prints before the error messages. 我们现在有个4个字符串在list中。list的成员函数push_back()把一个对象放到一个list的后面,而 push_front()把对象放到前面。我通常把一些错误信息push_back()到一个list中去,然后push_front()一个标题到list中, 这样它就会在这个错误消息以前打印它了。
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The list member function empty()list的成员函数empty()
知道一个list是否为空很重要。如果list为空,empty()这个成员函数返回真。 我通常会这样使用它。通篇程序我都用push_back()来把错误消息放到list中去。然后,通过调用empty() 我就可以说出这个程序是否报告了错误。如果我定义了一个list来放信息,一个放警告,一个放严重错误, 我就可以通过使用empty()轻易的说出到底有那种类型的错误发生了。
我可以整理这些list,然后在打印它们之前,用标题来整理它们,或者把它们排序成类。
这是我的意思:
/*|| Using a list to track and report program messages and status */#include <iostream.h>#include <string>#include <list>#int main (void) { #define OK 0 #define INFO 1 #define WARNING 2# int return_code;# list<string> InfoMessages; list<:string> WarningMessages;# // during a program these messages are loaded at various points InfoMessages.push_back("Info: Program started"); // do work... WarningMessages.push_back("Warning: No Customer records have been found"); // do work... # return_code = OK; # if (!InfoMessages.empty()) { // there were info messages InfoMessages.push_front("Informational Messages:"); // ... print the info messages list, we'll see how later return_code = INFO; }# if (!WarningMessages.empty()) { // there were warning messages WarningMessages.push_front("Warning Messages:"); // ... print the warning messages list, we'll see how later return_code = WARNING; }# // If there were no messages say so. if (InfoMessages.empty() && WarningMessages.empty()) { cout << "There were no messages " << endl; }# return return_code;}
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用for循环来处理list中的元素
我们想要遍历一个list,比如打印一个中的所有对象来看看list上不同操作的结果。要一个元素一个元素的遍历一个list, 我们可以这样做: /*|| How to print the contents of a simple STL list. Whew! */#include <iostream.h>#include <string>#include <list>#int main (void) {list<string> Milkshakes;list<string>::iterator MilkshakeIterator;# Milkshakes.push_back("Chocolate"); Milkshakes.push_back("Strawberry"); Milkshakes.push_front("Lime"); Milkshakes.push_front("Vanilla"); # // print the milkshakes Milkshakes.push_front("The Milkshake Menu"); Milkshakes.push_back("*** Thats the end ***"); for (MilkshakeIterator=Milkshakes.begin(); MilkshakeIterator!=Milkshakes.end(); ++MilkshakeIterator) { // dereference the iterator to get the element cout << *MilkshakeIterator << endl; } }
这个程序定义了一个iterator,MilkshakeIterator。我们把它指向了这个list的第一个元素。 这可以调用Milkshakes.begin()来作到,它会返回一个指向list开头的iterator。然后我们把它和Milkshakes.end()的 返回值来做比较,当我们到了那儿的时候就停下来。
容器的end()函数会返回一个指向容器的最后一个位置的iterator。当我们到了那里,就停止操作。 我们不能不理容器的end()函数的返回值。我们仅知道它意味着已经处理到了这个容器的末尾,应该停止处理了。 所有的STL容器都要这样做。
在上面的例子中,每一次执行for循环,我们就重复引用iterator来得到我们打印的字符串。
在STL编程中,我们在每个算法中都使用一个或多个iterator。我们使用它们来存取容器中的对象。 要存取一个给定的对象,我们把一个iterator指向它,然后间接引用这个iterator。
这个list容器,就象你所想的,它不支持在iterator加一个数来指向隔一个的对象。 就是说,我们不能用Milkshakes.begin()+2来指向list中的第三个对象,因为STL的list是以双链的list来实现的, 它不支持随机存取。vector和deque(向量和双端队列)和一些其他的STL的容器可以支持随机存取。
上面的程序打印出了list中的内容。任何人读了它都能马上明白它是怎麽工作的。它使用标准的iterator和标准 的list容器。没有多少程序员依赖它里面装的东西, 仅仅是标准的C++。这是一个向前的重要步骤。这个例子使用STL使我们的软件更加标准。