STL 容器、迭代器和谓词研究

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引言

本文旨在借助 std::vector 介绍 C++ 标准模板库 (STL) 的容器和迭代器。在介绍容器时，本文涵盖了 std::vector 的一些函数用法；在介绍迭代器时，本文涵盖了谓词和函数指针。

容器

容器是容纳其他对象的对象。容器有两种类型：

1. 序列容器：它按顺序存储并允许数据检索。例如，vector 类定义了一个动态数组，deque 创建了一个双端队列，list 提供了一个线性列表。

2. 关联容器：它允许基于键高效地检索值。例如，map 提供对具有唯一键的值的访问。因此，map 存储键/值对，并允许在给定其键的情况下检索值。

容器使用分配器和谓词。

分配器管理内存。每个容器都有为其定义的分配器。分配器管理容器的内存分配。默认分配器是 allocator 类的一个对象，但如果专业应用程序需要，您可以定义自己的分配器。对于大多数用途，默认分配器就足够了。

有些容器使用一种特殊类型的函数，称为谓词。谓词有两种变体：一元和二元。一元谓词接受一个参数，而二元谓词接受两个参数。这些函数返回 true/false 结果。但使其返回 true 或 false 的精确条件由您定义。

容器	描述	所需头文件
Bitset	一组位。	<bitset>
Deque	一个双端队列。	<deque>
列表	一个线性列表。	<list>
映射	存储键/值对，其中每个键仅与一个值相关联。	<map>
Multimap	存储键/值对，其中一个键可能与两个或更多值相关联。	<map>
Multiset	一个集合，其中每个元素不一定是唯一的。	<set>
priority_queue	一个优先队列。	<queue>
队列	一个普通队列。	<queue>
Set	一个集合，其中每个元素都是唯一的。	<set>
堆栈	一个栈。	<stack>
向量	一个动态数组。	<vector>

迭代器

迭代器提供遍历容器中存储元素的能力。它们或多或少是指针。迭代器有五种类型：

1. 随机访问：存储和检索值。元素可以随机访问。

2. 双向：存储和检索值。向前和向后移动。

3. 前向：存储和检索值。只向前移动。

4. 输入：只检索，不存储值。只向前移动。

5. 输出：只存储，不检索值。只向前移动。

除此之外，STL 还支持反向迭代器。它们是双向的或随机访问的。它们向后移动。例如，如果它指向最后一个元素，那么递增指针将指向倒数第二个元素。

让我们以 vector 模板类为例来理解容器、迭代器和谓词

Vector 概述

Vector 是一个容器类，它实现了动态数组，并根据需要增长。vector 的模板规范如下所示：

template <class T, class Aallocator = Allocator <T>>class vector

为了使用 vector，您需要包含 <vector> 头文件。vector 是 std 命名空间的一部分，因此您需要限定名称。这可以通过以下方式实现：

using std::vector;

vector<int> vInts;

或者您可以像这样完全限定名称：std::vector<int> vInts;

Vector 成员函数

Vector 运算符

创建 Vector

vector 容器有几个构造函数。以下是最常用的构造函数：

空的 int 向量

vector<int> vInt;

容纳 10 个 int 的向量

vector<int> vInt(10);

容纳 10 个 int 并初始化为 0 的向量

vector<int> vInt(10, int(0));

从另一个 int 向量构造的向量

vector<int> vIntA(vIntB);

填充 Vector

std::vector<CItem> m_vItem;
m_vItem.push_back(Item);
    

上述代码构造了 m_vItem 向量，该向量将容纳 CItem 类型的对象。push_back 会在向量的末尾添加元素。

访问 Vector 元素

std::vector<CItem>::iterator m_iItem;
for (m_iItem = m_vItem.begin();m_iItem != m_vItem.end(); m_iItem++) 
{
    index = m_List.InsertItem(0,m_iItem->GetNumber());
    m_List.SetItemText(index,1,m_iItem->GetName());
}

上述代码构造了 m_iItem 迭代器。m_vItem.begin() 会将迭代器初始化到向量的开头，并循环直到达到 m_vItem.end()。该代码还将项目添加到列表中。

删除 Vector 元素

std::vector<CItem>::iterator end;
end = std::remove_if(m_vItem.begin(),m_vItem.end(),IsSelected);
m_vItem.erase(end,m_vItem.end());
        

上述代码定义了 end 迭代器。remove_if 会删除 m_vItem.begin() 到 m_vItem.end() 范围内所有 IsSelected 谓词返回 true 的元素。erase() 函数会从向量中擦除所有已删除的对象。

IsSelected 是一个一元谓词。它接受一个参数（CItem 类型的对象）并返回 true 或 false。

结论

本文及其附带的示例项目对于所有刚接触 STL 的开发人员来说都是很好的参考。它也将解决即使是经验丰富的 STL 开发人员的一些基本问题。

参考文献

Herbert Schildt（C++ 完整参考）