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概觀(Overview)
- 泛型編程是一種編程方式，這種方法將型別(type)以一種<code>to-be-specified-later</code>的方式給出，等到需要調用的時候，再以參數方式，通過具體的、特定的型別實例化(instantiate)一個具體的方法或對象
- 泛型編程作為一種編程的想法或思維，不依賴于具體的語言
- 大多數面向對象的語言(OO languages)都支持泛型編程，比如：C++,C#,Java,Ada,...
- C++里面的泛型是通過模板以及相關性質表現的
關聯特性(Traits)
特性(1)
- 什么是traits以及為什么使用traits?
- 假設給定一個數組，計算數組中所有元素的和：
A[0] A[1] ... A[n] sum(A) - 我們可以很直接的寫出如下的計算函數：
template <typename T> inline T Sigma(const T const* start, const T const* end) {
T total = T(); //suppose T() actually creates a zero value
while (start != end) {
total += *start++;
}
return total;
}
特性(2)
- 什么是traits以及為什么使用traits?(續)
- 當我們使用char型別調用模板函數時，問題來了：
char szNames[] = "abd";
std::size_t nLength = strlen(szNames);
char* p = szNames;
char* q = szNames + nLength;
printf("Sigma(szNames) = %d\n", Sigma(p,q));
traits2
- 調用Sigma(szNames)的結果是38(=0x26)!而并非期盼的值(97+98+99=294)
- 原因是顯而易見的：char型別無法存下294這個值！
- 如果要得到正確的結果，我們不得不強制使用int型別：
int s = Sigma<int>(p,q); - 但是這種不必要的轉換是完全可以避免的！
特性(3)
- 什么是traits以及為什么使用traits?(續)
- 解決的方法是：為每個Sigma函數的參數型別T創建一種關聯(association)，關聯的型別就是用來存儲Sigma結果的型別
- 這種關聯可以看作是型別T的一種特性(characteristic of the type T)，因此Sigma函數返回值的型別叫做T的trait
- T與其trait的關系推演如下：
T -> association -> characteristic of T -> another type -> trait! - Traits可以實現為模板類，而關聯(association)則是針對每個具體型別T的特化。在這個例子里我們將traits命名為SigmaTraits，叫做(traits template)
特性(4)
- Traits實現
template <typename T> class SigmaTraits{};
template <> class SigmaTraits<char> {
public: typedef int ReturnType;
};
template <> class SigmaTraits<short> {
public: typedef int ReturnType;
};
template <> class SigmaTraits<int> {
public: typedef long ReturnType;
};
template <> class SigmaTraits<unsigned int> {
public: typedef unsigned long ReturnType;
};
template <> class SigmaTraits<float> {
public: typedef double ReturnType;
};
traits4
特性(5)
- Traits實現(續)
- 模板類SigmaTraits叫做traits template，它含有其參數型別T的一個特性(trait)，即ReturnType
- 現在Sigma函數可以改寫如下：
template <typename T>
inline typename SigmaTraits<T>::ReturnType Sigma(const T const* start, const T const* end)
{
typedef typename SigmaTraits<T>::ReturnType ReturnType;
ReturnType s = ReturnType();
while (start != end)
s += *start++;
return s;
}
特性(6)
- Traits實現
- 現在如果我們以char為型別調用Sigma將得到預想中的結果：
char szNames[] = "abc";
std::size_t nLength = strlen(szNames);
char* p = szNames;
char* q = szNames + nLength;
printf("Sigma(szNames) = %d\n", Sigma(p,q));
- 雖然傳入參數T的型別是char，但是返回的型別卻是int，原因就在于template <> class SigmaTraits<char>的返回值變成了int(通過typedef int ReturnType)
迭代器(1)
什么是迭代器？
迭代器是指針的泛化(generalization of pointers)
迭代器本身是一個對象，指向另外一個(可以被迭代的)對象
用來迭代一組對象，即如果迭代器指向一組對象中的某個元素，則通過increment以后它就可以指向這組對象中的下一個元素
在STL中迭代器是容器與算法之間的接口
算法通常以迭代器作為輸入參數
容器只要提供一種方式，可以讓迭代器訪問容器中的元素即可
迭代器(2)
- 迭代器的基本思想
- 在STL中，迭代器最重要的思想就是分離算法和容器，使之不需要互相依賴
- 迭代器將算法和容器粘合(stick)在一起從而使得一種算法的實現可以運用到多種不同的容器上，如下面的例子所示，find算法接受一對迭代器，分別指向容器的開始位置和最終位置：
template<class _Init, class _Ty>
inline _Init find(_Init _First, _Init _Last, const _Ty& _Val) {
//find first matching _Val
for (; _First != _Last; ++_First)
if (*_First == _Val)
break;
return (_First);
}
迭代器(3)
- 迭代器的基本思想(續)
- find算法對于不同的容器，比如vector,list,deque均適用：
std::vector<int> v(...);
std::list<int> l(...);
std::deque<int> d(...);
std::vector<int>::iterator itv = std::find(v.begin(), v.end(), elementToFind)
std::list<int>::iterator itl = std::find(l.begin(), l.end(), elementToFind)
std::deque<int>::iterator itd = std::find(d.begin(), d.end(), elementToFind)
- 每種容器都有其對應的迭代器
