泛型编程与STL 第十五章Function Object Classes（函数对象类)

泛型编程是一种编程范式，它的目标是编写可重用的、通用的代码，以处理多种数据类型，而不仅仅是特定的数据类型。STL（标准模板库）是C++中的一个重要组成部分，它提供了一组通用的数据结构和算法，用于处理不同类型的数据。

在STL中，有几种与迭代器相关的重要概念和类，包括插入迭代器（Insert Iterators）、流迭代器（Stream Iterators）、反向迭代器（reverse_iterator）和原始存储迭代器（raw_storage_iterator）。下面是对它们的简要介绍和C++示例：

1. 插入迭代器（Insert Iterators）：插入迭代器用于向容器中插入元素。它们提供了一种通用的接口，使得可以使用类似于赋值操作符的方式将元素插入到容器中。常见的插入迭代器有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;
}
           

输出结果为：1 2 3

1. 流迭代器（Stream Iterators）：流迭代器用于将输入/输出流（如std::cin和std::cout）与容器关联起来，以便从流中读取数据或将数据写入流中。常见的流迭代器有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;
}
           

通过在控制台输入一系列整数，并以空格分隔，然后按Enter键结束输入，程序将把这些整数存储到vec容器中，并将它们输出到控制台。

1. 反向迭代器（reverse_iterator）：反向迭代器用于反向遍历容器中的元素。它们提供了一种逆序访问容器的方式。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;
}
           

输出结果为：5 4 3 2 1

1. 原始存储迭代器（raw_storage_iterator）：原始存储迭代器用于在未初始化的内存区域中构造对象。它们提供了一种构造对象的方式，而不需要进行复制或移动操作。原始存储迭代器通常与低级内存操作一起使用。这里没有给出具体的示例，因为使用原始存储迭代器需要更深入的了解和谨慎操作。

这些迭代器是STL中的重要组成部分，它们使得泛型编程更加灵活和通用。希望这些示例能够帮助你理解泛型编程和STL中的迭代器概念。

泛型编程是一种编程范式，它强调使用通用的算法和数据结构来实现可重用的代码。在C++中，泛型编程的一个重要组成部分是STL（Standard Template Library，标准模板库）。

STL是C++标准库的一部分，提供了一组通用的模板类和函数，用于实现常见的数据结构和算法。STL的设计基于泛型编程思想，通过使用模板来实现代码的通用性和重用性。

在STL中，有许多与函数对象（Function Object）相关的类和函数。函数对象是可以像函数一样被调用的对象，它们通常被用作算法的参数，用于指定特定的操作或行为。下面是一些与函数对象相关的基类和特殊类：

1. Function Object Base Classes（函数对象基类）：STL提供了一些基类，如std::unary_function和std::binary_function，用于派生自定义的函数对象类。
2. 算术运算（Arithmetic Operations）：STL提供了一些函数对象类，如std::plus、std::minus、std::multiplies等，用于执行加法、减法、乘法等算术运算。
3. 大小比较（Comparison Operations）：STL提供了一些函数对象类，如std::less、std::greater、std::equal_to等，用于执行大小比较操作。
4. 逻辑运算（Logical Operations）：STL提供了一些函数对象类，如std::logical_and、std::logical_or、std::logical_not等，用于执行逻辑运算。
5. 证同与投射（Identity and Projection）：STL提供了一些函数对象类，如std::identity、std::select1st、std::select2nd等，用于执行证同和投射操作。
6. 特殊的Function Objects（特殊的函数对象）：STL还提供了一些特殊的函数对象，如std::bind1st、std::bind2nd、std::mem_fun、std::mem_fun_ref等，用于实现特定的功能或适配器。
7. Member Function Adapters（成员函数适配器）：STL提供了一些成员函数适配器，如std::mem_fun、std::mem_fun_ref、std::mem_fun1、std::mem_fun1_ref等，用于将成员函数转换为函数对象。
8. 其他的Adapters（其他适配器）：STL还提供了一些其他的适配器，如std::not1、std::not2、std::compose等，用于组合和转换函数对象。

下面是一个简单的C++代码示例，展示了如何使用STL中的函数对象和算法：

#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函数对象执行加法操作
    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), numbers.begin(), std::bind2nd(std::plus<int>(), 10));
    
    // 输出加法后的结果
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    
    return 0;
}
           

在上面的示例中，我们使用了std::transform算法和std::plus函数对象来执行加法操作。通过std::bind2nd函数适配器，我们将std::plus函数对象的第二个参数绑定为10，然后将其作为std::transform算法的操作参数，实现了对vector中所有元素进行加法操作的功能。