泛型程式設計與STL 第十五章Function Object Classes（函數對象類)

泛型程式設計是一種程式設計範式，它的目标是編寫可重用的、通用的代碼，以處理多種資料類型，而不僅僅是特定的資料類型。STL（标準模闆庫）是C++中的一個重要組成部分，它提供了一組通用的資料結構和算法，用于處理不同類型的資料。

在STL中，有幾種與疊代器相關的重要概念和類，包括插入疊代器（Insert Iterators）、流疊代器（Stream Iterators）、反向疊代器（reverse_iterator）和原始存儲疊代器（raw_storage_iterator）。下面是對它們的簡要介紹和C++示例：

1. 插入疊代器（Insert Iterators）：插入疊代器用于向容器中插入元素。它們提供了一種通用的接口，使得可以使用類似于指派操作符的方式将元素插入到容器中。常見的插入疊代器有back_inserter、front_inserter和inserter。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    std::back_insert_iterator<std::vector<int>> backInserter(vec);

    *backInserter = 1;
    *backInserter = 2;
    *backInserter = 3;

    std::copy(vec.begin(), vec.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    return 0;
}
           

輸出結果為：1 2 3

1. 流疊代器（Stream Iterators）：流疊代器用于将輸入/輸出流（如std::cin和std::cout）與容器關聯起來，以便從流中讀取資料或将資料寫入流中。常見的流疊代器有istream_iterator和ostream_iterator。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    std::istream_iterator<int> inputIterator(std::cin);

    std::copy(inputIterator, std::istream_iterator<int>(), std::back_inserter(vec));

    std::copy(vec.begin(), vec.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    return 0;
}
           

通過在控制台輸入一系列整數，并以空格分隔，然後按Enter鍵結束輸入，程式将把這些整數存儲到vec容器中，并将它們輸出到控制台。

1. 反向疊代器（reverse_iterator）：反向疊代器用于反向周遊容器中的元素。它們提供了一種逆序通路容器的方式。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int>::reverse_iterator reverseIter;

    for (reverseIter = vec.rbegin(); reverseIter != vec.rend(); ++reverseIter) {
        std::cout << *reverseIter << " ";
    }

    return 0;
}
           

輸出結果為：5 4 3 2 1

1. 原始存儲疊代器（raw_storage_iterator）：原始存儲疊代器用于在未初始化的記憶體區域中構造對象。它們提供了一種構造對象的方式，而不需要進行複制或移動操作。原始存儲疊代器通常與低級記憶體操作一起使用。這裡沒有給出具體的示例，因為使用原始存儲疊代器需要更深入的了解和謹慎操作。

這些疊代器是STL中的重要組成部分，它們使得泛型程式設計更加靈活和通用。希望這些示例能夠幫助你了解泛型程式設計和STL中的疊代器概念。

泛型程式設計是一種程式設計範式，它強調使用通用的算法和資料結構來實作可重用的代碼。在C++中，泛型程式設計的一個重要組成部分是STL（Standard Template Library，标準模闆庫）。

STL是C++标準庫的一部分，提供了一組通用的模闆類和函數，用于實作常見的資料結構和算法。STL的設計基于泛型程式設計思想，通過使用模闆來實作代碼的通用性和重用性。

在STL中，有許多與函數對象（Function Object）相關的類和函數。函數對象是可以像函數一樣被調用的對象，它們通常被用作算法的參數，用于指定特定的操作或行為。下面是一些與函數對象相關的基類和特殊類：

1. Function Object Base Classes（函數對象基類）：STL提供了一些基類，如std::unary_function和std::binary_function，用于派生自定義的函數對象類。
2. 算術運算（Arithmetic Operations）：STL提供了一些函數對象類，如std::plus、std::minus、std::multiplies等，用于執行加法、減法、乘法等算術運算。
3. 大小比較（Comparison Operations）：STL提供了一些函數對象類，如std::less、std::greater、std::equal_to等，用于執行大小比較操作。
4. 邏輯運算（Logical Operations）：STL提供了一些函數對象類，如std::logical_and、std::logical_or、std::logical_not等，用于執行邏輯運算。
5. 證同與投射（Identity and Projection）：STL提供了一些函數對象類，如std::identity、std::select1st、std::select2nd等，用于執行證同和投射操作。
6. 特殊的Function Objects（特殊的函數對象）：STL還提供了一些特殊的函數對象，如std::bind1st、std::bind2nd、std::mem_fun、std::mem_fun_ref等，用于實作特定的功能或擴充卡。
7. Member Function Adapters（成員函數擴充卡）：STL提供了一些成員函數擴充卡，如std::mem_fun、std::mem_fun_ref、std::mem_fun1、std::mem_fun1_ref等，用于将成員函數轉換為函數對象。
8. 其他的Adapters（其他擴充卡）：STL還提供了一些其他的擴充卡，如std::not1、std::not2、std::compose等，用于組合和轉換函數對象。

下面是一個簡單的C++代碼示例，展示了如何使用STL中的函數對象和算法：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 使用std::transform算法和std::plus函數對象執行加法操作
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), numbers.begin(), std::bind2nd(std::plus<int>(), 10));
    
    // 輸出加法後的結果
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    
    return 0;
}
           

在上面的示例中，我們使用了std::transform算法和std::plus函數對象來執行加法操作。通過std::bind2nd函數擴充卡，我們将std::plus函數對象的第二個參數綁定為10，然後将其作為std::transform算法的操作參數，實作了對vector中所有元素進行加法操作的功能。