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2011年11月1日

配接器、萃取器、分配器、迭代器--STL的精髓

今天重读《STL源码分析》,一目十行,看的很爽,想起当年看这本书,看着脑袋就大。说明这些年,功力还是有所增长的。
STL的精髓,总结起来,就四点:配接器(包括仿函数),萃取器、分配器、迭代器。其中分配器和迭代器是常人能想出的产物,萃取器是高手想出的产物,配接器是大师想出的产物。

分配器需要记住的是,一般的内存分配器没有启用次级分配能力,只启用了一级分配器,即直接使用malloc和free来分配释放内存,STL为了提高效率,将分配内存和调用构造函数分开,为的是节省某些不需要调用构造函数的开销。次级分配能力在启用后,会根据分配内存的大小来决定是否使用内存池。

迭代器需要注意的地方,只有在其中使用的萃取器,这个萃取器的设计还是比较神妙的,迭代器作为一个类,在泛型算法中,怎样让编译器推导出返回值?普通的做法是使用typedef,但直接将迭代器传入的类型做typedef并不能解决泛型算法对裸指针的兼容。于是,萃取器出现了。
template <class T>
struct iterator_trait
{
typedef T value_type;
}


template 
<class I*>
struct iterator_trait
{
typedef I value_type;
}

这样无论是真正的Iterator还是int*,获取的value_type都是真正的对象类型。(还需要对const int*进行萃取)。

萃取器在迭代器中的神妙使用,使其在其他地方也被使用,打个比方,有的类需要调用构造函数,有的类不需要调用。如果让我等菜鸟去设计,肯定逃不过if-else或者虚函数。但是STL使用了一种更为高效、优雅的解决方案。
首先,定义两个空类,true_type,false_type;
然后,定义萃取器:
template <class T>
struct __type_trait
{
typedef true_type need_construct;//默认时所有类都需要调用构造函数
}
假设int不需要调用构造函数,则对模板进行特化:
template <int>
struct __type_trait
{
typedef false_type need_construct;
}
然后,定义两个重载的函数:
void func( true_type ); //这个函数里面会调用构造函数
void func( false_type ); //这个函数里面不会调用构造函数
最后,调用func时这么调用:
func( __type_trait<T>::need_construct );
OK,这里没有分支,没有虚函数,最高效。这就是元编程的威力,实际上,编译器就为我们提供了重载的能力!

对迭代器来说,其中有五种型别,是需要萃取实现的,他们分别是:
1,value_type:表示该迭代器指向的是什么类型
2,different_type:表示迭代器之间的距离是什么型别的,一般是int
3,pointer_type:指针类型,表示value_type的指针类型是啥
4,reference_type:引用类型,表示value_type的引用类型是啥。
5,iterator_category:表示该iterator是一个什么类型,是双向的?还是单向的?还是随机的?
这些类型都是要通过萃取得来的,否则无法兼容裸指针
此外,还有size_type之类的型别。反向的迭代器,其实是一个配接器,怎么配结的呢,反向迭代器也是一个模板类,这个模板类在获得T之后,就获得了真正对象的控制权,于是做出如何的行为就都可以实现了。

分配器是最神妙的东西,如果不去仔细阅读代码,分配器简直可以用巧夺天工来形容,但读了代码之后,才发现其中奥妙。
说到分配器,就不能不谈仿函数,仿函数就是利用对象的()重载,来实现函数的功能,STL只支持一元仿函数和二元仿函数。注意,这点很重要,多元的仿函数,会让制作配接器的人很烦。配接器是怎么做的呢?配接器的原理就是,配接器也是一个类,这个类在构造的时候,传入仿函数的对象,这样,配接器内部就可以将仿函数对象作为成员记载下来,等()去执行的时候,再去使用成员去调用仿函数。由于类里面可以有多个成员,这样,就可以将多个仿函数进行组合后一起调用,实现一些很神奇的功能。
为什么STL里面的泛型算法全部是仿函数?就是因为只有仿函数,才能让配接器实现,如果使用函数,配接器是无法实现的,因为配接器是类,类里面即使保存函数的指针,可以实现一次配接,但配接之后就不能再配接了。而使用仿函数的话,由于配接器也是对象,配接之后还可以再配接,形成自由组合,循环,神妙得多。如果配接器不使用类,那么配接时要存储的仿函数或者函数指针就没地方放,全局变量是没有域限制的。
仿函数如果要支持被配接,就必须继承unary_function类(一元)或者binary_function类(二元),这里面定义了返回值和参数的性别,这使得构造配接器时,就可以直接使用这些性别来进行配结。 
构建完配接器这么强大的体系之后,STL再提供了将普通函数配接为仿函数的配接器,提供了将成员函数配接为仿函数的配接器,这样,普通函数和成员函数也可被配接器配成仿函数之后再进行配结,从而实现了程序过程的完全自由组合。

posted @ 2011-11-01 10:04 天人雨 阅读(750) | 评论 (0)编辑 收藏

2011年9月30日

智能指针

     摘要: Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)http://www.CodeHighlighter.com/-->#include <iostream>using namespace std;template <class T>class&nb...  阅读全文

posted @ 2011-09-30 12:16 天人雨 阅读(81) | 评论 (0)编辑 收藏

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