STL泛型编程与设计新思维

　　

泛型编程

　　泛型编程和面向对象编程不同，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()); }

　　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){} }

　　4、RandomAccessIterator

template＜class RandomAccessIterator, class Distance＞ void advance(RandomAccessIterator& i, Distance n, random_access_iterator_tag) { i += n; // 具有++、--、+=等性 }