5.STL源码解析-算法、仿函数、适配器

算法

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仿函数与适配器

C++标准模板库（STL）是C++程序员的得力工具，提供了许多强大而高效的数据结构和算法。在STL中，仿函数（Functor）和适配器（Adapter）是两个重要的概念，它们提供了一种更灵活的方式来操作和定制算法的行为。本文将深入探讨STL中的仿函数和适配器，展示它们的用法和优势。

仿函数（Functor）

什么是仿函数？

仿函数是一种类或对象，可以像函数一样被调用。在STL中，仿函数广泛用于算法和容器中，允许我们以一种类似函数的方式进行操作。仿函数的关键特点是它实现了函数调用运算符 operator()。

仿函数的分类

STL中的仿函数分为几类：

函数对象： 定义了 operator() 的类，用于实现自定义的操作。
内建函数对象： 在 <functional> 头文件中定义了一些内建的函数对象，如 std::less、std::greater，用于比较操作。

自定义仿函数的示例

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#include <iostream>// 自定义仿函数
struct MyFunctor {void operator()(int x) const {std::cout << "Value: " << x << std::endl;}
};
int main() {MyFunctor functor;functor(42);  // 使用仿函数return 0;
}

适配器（Adapter）

什么是适配器？

适配器是一种用于改变或增强类或函数接口的机制。在STL中，适配器主要用于调整算法的行为或使不同类型的组件能够协同工作。

适配器的分类

STL中的适配器包括：

迭代器适配器： 改变迭代器的行为或提供额外的功能。
函数适配器： 改变函数的行为或将一种函数类型转换为另一种类型。
**容器适配器：**容器适配器是一种特殊的适配器，它们用于提供不同接口或行为的容器。

迭代器适配器的示例

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#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用反向迭代器适配器std::for_each(numbers.rbegin(), numbers.rend(), [](int x) {std::cout << x << " ";});// 输出结果：5 4 3 2 1return 0;
}

函数适配器的示例

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#include <iostream>#include <algorithm>#include <vector>#include <functional>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用函数适配器将less函数对象转换为greaterstd::sort(numbers.begin(), numbers.end(), std::greater<int>());// 输出结果：5 4 3 2 1for (int x : numbers) {std::cout << x << " ";}return 0;
}

容器适配器示例

STL中的常见容器适配器包括：

stack（栈）： std::stack 是基于 deque、list 或 vector 的适配器，提供了栈的功能，即后进先出（LIFO）的数据结构。

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#include <iostream>#include <stack>int main() {std::stack<int> myStack;myStack.push(1);myStack.push(2);myStack.push(3);while (!myStack.empty()) {std::cout << myStack.top() << " ";  // 输出结果：3 2 1myStack.pop();}return 0;
}

queue（队列）： std::queue 是基于 deque 或 list 的适配器，提供了队列的功能，即先进先出（FIFO）的数据结构。

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#include <iostream>#include <queue>int main() {std::queue<int> myQueue;myQueue.push(1);myQueue.push(2);myQueue.push(3);while (!myQueue.empty()) {std::cout << myQueue.front() << " ";  // 输出结果：1 2 3myQueue.pop();}return 0;
}

priority_queue（优先队列）： std::priority_queue 是基于 vector 的适配器，提供了优先队列的功能，元素按照一定的优先级排列。

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#include <iostream>#include <queue>int main() {std::priority_queue<int> myPriorityQueue;myPriorityQueue.push(3);myPriorityQueue.push(1);myPriorityQueue.push(4);while (!myPriorityQueue.empty()) {std::cout << myPriorityQueue.top() << " ";  // 输出结果：4 3 1myPriorityQueue.pop();}return 0;
}