侯捷 C++ STL标准库和泛型编程 —— 9 STL周围

最后一篇,完结辽!😋

9 STL周围

9.1 万用Hash Function

Hash Function的常规写法:其中 hash_val 就是万用Hash Function

class CustumerHash
{ 
public:size_t operator()(const Customer& c) const{ return hash_val(c.fname(), c.lname(), c.no()); }
};

还可以直接用函数实现,或者写一个 hash 的特化版本

原理:

通过三个函数重载实现从给入数据中逐一提取来不断改变 seed

// 第一个函数 首先进入该函数
template <typename... Types>
inline size_t hash_val(const Type&... args)
{size_t seed = 0; // 设置初始seedhash_val(seed, args...); // 进入第二个函数return seed; // seed就是最后的HashCode
}// 第二个函数 该函数中逐一提取一个参数
template <typename T, typename... Types>
inline void hash_val(size_t& seed, const T& val, const Types&... args)
{hash_combine(seed, val); // 逐一取val,改变seedhash_val(seed, args...); // 递归调用自己,直到取完进入第三个函数
}// 第三个函数
template <typename T>
inline void hash_val(size_t& seed, const T& val)
{hash_combine(seed, val); // 取最后一个val,改变seed
}// 改变seed的函数
template <typename T>
inline void hash_combine(size_t& seed, const T& val)
{// 乱七八糟的运算,越乱越好seed ^= hash<T>()(val) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
}

C++11中 variadic templates

从传入的内容(任意个数,任意元素类型)分为一个和其他,递归再分为一个和其他······

0x9e3779b9:是黄金比例!

9.2 Tuple

可以将一些东西组合在一起

9.2.1 用例
  • 创建 tuple

    tuple<string, int, int, complex<double>> t; tuple<int, float, string> t1(41, 6.3, "nico"); auto t2 = make_tuple(22, 44, "stacy");
    
  • 输出 tuple

    // 输出t1中的第一个
    cout << get<0>(t1) << endl; // 41
    cout << t << endl; // 在VS2022上并没有<<的重载
    
  • 运算

    t1 = t2;if(t1 < t2) // 以特定的方式进行的比较
    {...
    }
    
  • 绑定解包

    tuple<int, float, string> t3(77, 1.1, "more light");
    int i;
    float f;
    string s;tie(i, f, s) = t3; // i == 77, f == 1.1, s == "more light"
    
  • // tuple里有多少类型
    tuple_size< tuple<int, float, string> >::value; // 3// 取tuple里面的类型,前面一堆代表float
    tuple_element<1, TupleType>::type fl = 1.0; // float fl = 1.0;
    
9.2.2 原理

依然是使用 variadic templates,通过递归继承,不断从 ... 中提取内容

// 空的tuple
template <> class tuple<> {}; // 直到取完// tuple主体
template <typename Head, typename... Tail>
class tuple<Head, Tail...>: private tuple<Tail...> // 递归继承
{typedef tuple<Tail...> inherited;
public:tuple() {}tuple(Head v, Tail... vtail) : m_head(v), inherited(vtail...) {}...
protected:Head m_head; // 每次取出的元素
};

image-20230923111219018 👈🏻不断的继承就可以实现不同类型的组合了

其余函数:

...
{
public:...Head head() { return m_head; }inherited& tail() { return *this; } // 通过转型获得Tail部分...
};

image-20230923112317405 一般不这么用

9.3 type traits

9.3.1 用例

GCC2.9中:

默认的 __type_traits 进行了一系列泛化的设定(trivial 是不重要的意思)

 struct __true_type {};
struct __false_type {};template <class type>
struct __type_traits
{typedef __true_type this_dummy_member_must_be_first;typedef __false_type has_trivial_default_constructor;typedef __false_type has_trivial_copy_constructor;typedef __false_type has_trivial_assignment_operator;typedef __false_type has_trivial_destructor;typedef __false_type is_POD_type; // Plain Old Data 类似C的struct
};

还会通过特化来实现针对不同类型的设定,例

template <> struct __type_traits<int>
{typedef __true_type has_trivial_default_constructor;typedef __true_type has_trivial_copy_constructor;typedef __true_type has_trivial_assignment_operator;typedef __true_type has_trivial_destructor;typedef __true_type is_POD_type;
};

C++11中:
有了很多个 type traits,可以回答更多问题

测试:

cout << is_void<T>::value << endl;
cout << is_integral<T>::value << endl;
cout << is_floating_point<T>::value << endl;
cout << is_array<T>::value << endl;
...
image-20230923192837871

不论是什么类型都可以自动检测它的 traits,非常厉害!(里面有虚函数——就能自动检测出它有多态性)

9.3.2 原理

模板的作用

is_integral

依然是采用的一种问答的方式实现的

template <typename _Tp>
struct is_integral:public __is_intagral_helper<typename remove_cv<_Tp>::type>::type
{ };

首先 remove_cvconstvolatile

// 通过偏特化实现remove const
template <typename _Tp>
struct remove_const
{ typedef _Tp type };template <typename _Tp>
struct remove_const<_Tp const>
{ typedef _Tp type };// remove volatile 同理

再通过 __is_intagral_helper 进行问答

// 通过偏特化实现
template <typename>
struct __is_integral_helper:public false_type { };template <>
struct __is_integral_helper<bool>:public true_type { };template <>
struct __is_integral_helper<int>:public true_type { };template <>
struct __is_integral_helper<long>:public true_type { };...

其他深入 class 内部的一些 traits 比如是否有虚函数,是否是一个类,是否是POD等等,其实现可能都与编译器有关

9.4 move

moveable class 中有:

// move ctor
MyString(MyString&& str) noexcept // 用&&与普通版本区别开: _data(str._data), _len(str._len)
{str._len = 0;str._data = NULL; // 避免析构函数释放资源
}// move assignment
MyString& operator=(MyString&& str) noexcept
{if (this != &str){_len = str._len;_data = str._data;str._len = 0;str._data = NULL; // 避免析构函数释放资源}return *this;
}// dtor
virtual ~MyString()
{if(_data) delete _data; // 一定要检查
}
MyString C11(C1); // ctor
MyString C12(move(C1)); // move ctor

image-20230924094317369 是==浅拷贝==,并且把之前的指向去除了

对于 vector 这样的容器,其用 move 就只是 swap 了三根指针,非常快!

move 之后原来的东西不能再使用,比如拿数据插入容器,用临时对象,编译器看到就会自动使用 move 版本的

MyString C11(C1); 时,创建了一个实例 C11,编译器就不知道是否能用 move,就需要自己 MyString C12(move(C1)); 使用 move,但注意之后==一定不能用原来的 C1==

&&(右值引用)这是C++11引入的特性,右值引用用于处理临时对象或将资源所有权转移给其他对象,以提高性能和资源管理

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