• talking C++ STL


    地球人都知道 C++ 的 string 没有 toupper ,好在这不是个大问题,因为我们有 STL 算法:

    string s("heLLo");
    transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), toupper);
    cout << s << endl;
    transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), tolower);
    cout << s << endl;

    当然,我知道很多人希望的是 s.to_upper() ,但是对于一个这么通用的 basic_string 来说,的确没办法把这些专有的方法放进来。如果你用 boost stringalgo ,那当然不在话下,你也就不需要读这篇文章了。

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    trim
    我们还知道 string 没有 trim ,不过自力更生也不困难,比 toupper 来的还要简单:

        string s("   hello   ");
        s.erase(0, s.find_first_not_of(" "));
        cout << s << endl;
        s.erase(s.find_last_not_of(' ') + 1);
        cout << s << endl;

    注意由于 find_first_not_of 和 find_last_not_of 都可以接受字符串,这个时候它们寻找该字符串中所有字符的 absence ,所以你可以一次 trim 掉多种字符。

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    erase
    string 本身的 erase 还是不错的,但是只能 erase 连续字符,如果要拿掉一个字符串里面所有的某个字符呢?用 STL 的 erase + remove_if 就可以了,注意光 remove_if 是不行的。

        string s("   hello, world. say bye   ");
        s.erase(remove_if(s.begin(),s.end(),
            bind2nd(equal_to<char>(), ' ')),
        s.end());

    上面的这段会拿掉所有的空格,于是得到 hello,world.saybye。

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    replace
    string 本身提供了 replace ,不过并不是面向字符串的,譬如我们最常用的把一个 substr 换成另一个 substr 的操作,就要做一点小组合:

        string s("hello, world");
        string sub("ello, ");
        s.replace(s.find(sub), sub.size(), "appy ");
        cout << s << endl;

    输出为 happy world。注意原来的那个 substr 和替换的 substr 并不一定要一样长。

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    startwith, endwith
    这两个可真常用,不过如果你仔细看看 string 的接口,就会发现其实没必要专门提供这两个方法,已经有的接口可以干得很好:

        string s("hello, world");
        string head("hello");
        string tail("ld");
        bool startwith = s.compare(0, head.size(), head) == 0;
        cout << boolalpha << startwith << endl;
        bool endwith = s.compare(s.size() - tail.size(), tail.size(), tail) == 0;
        cout << boolalpha << endwith << endl;

    当然了,没有 s.startwith("hello") 这样方便。

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    toint, todouble, tobool...
    这也是老生常谈了,无论是 C 的方法还是 C++ 的方法都可以,各有特色:

        string s("123");
        int i = atoi(s.c_str());
        cout << i << endl;
       
        int ii;
        stringstream(s) >> ii;
        cout << ii << endl;
       
        string sd("12.3");
        double d = atof(sd.c_str());
        cout << d << endl;
       
        double dd;
        stringstream(sd) >> dd;
        cout << dd << endl;
       
        string sb("true");
        bool b;
        stringstream(sb) >> boolalpha >> b;
        cout << boolalpha << b << endl;

    C 的方法很简洁,而且赋值与转换在一句里面完成,而 C++ 的方法很通用。

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    split
    这可是件麻烦事,我们最希望的是这样一个接口: s.split(vect, ',') 。用 STL 算法来做有一定难度,我们可以从简单的开始,如果分隔符是空格、tab 和回车之类,那么这样就够了:

        string s("hello world, bye.");
        vector<string> vect;
        vect.assign(

            istream_iterator<string>(stringstream(s)),

            istream_iterator<string>()

        );


    不过要注意,如果 s 很大,那么会有效率上的隐忧,因为 stringstream 会 copy 一份 string 给自己用。

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    concat
    把一个装有 string 的容器里面所有的 string 连接起来,怎么做?希望你不要说是 hand code 循环,这样做不是更好?

        vector<string> vect;
        vect.push_back("hello");
        vect.push_back(", ");
        vect.push_back("world");
       
        cout << accumulate(vect.begin(), vect.end(), string(""));

    不过在效率上比较有优化余地。

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    reverse
    其实我比较怀疑有什么人需要真的去 reverse 一个 string ,不过做这件事情的确是很容易:

      std::reverse(s.begin(), s.end());

    上面是原地反转的方法,如果需要反转到别的 string 里面,一样简单:

      s1.assign(s.rbegin(), s.rend());

    效率也相当理想。

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    解析文件扩展名
    字数多点的写法:

        std::string filename("hello.exe");

        std::string::size_type pos = filename.rfind('.');
        std::string ext = filename.substr(pos == std::string::npos ? filename.length() : pos + 1);

    不过两行,合并成一行呢?也不是不可以:

        std::string ext = filename.substr(filename.rfind('.') == std::string::npos ? filename.length() : filename.rfind('.') + 1);

    我知道,rfind 执行了两次。不过第一,你可以希望编译器把它优化掉,其次,扩展名一般都很短,即便多执行一次,区别应该是相当微小。
    STL 算法 < language="javascript" type="text/javascript">document.title="简单常识——关于 STL 算法 - "+document.title
    distance
    很多时候我们希望在一个 vector ,或者 list ,或者什么其他东西里面,找到一个值在哪个位置,这个时候 find 帮不上忙,而有人就转而求助手写循环了,而且是原始的手写循环:

    for ( int i = 0; i < vect.size(); ++i)
        if ( vect[i] == value ) break;

    如果编译器把 i 看作 for scope 的一部分,你还要把 i 的声明拿出去。真的需要这样么?看看这个:

        int dist =
            distance(col.begin(),
                find(col.begin(), col.end(), 5));

    其中 col 可以是很多容器,list, vector, deque... 当然这是你确定 5 就在 col 里面的情形,如果你不确定,那就加点判断:

        int dist;
        list<int>::iterator pos = find(col.begin(), col.end(), 5);
        if ( pos != col.end() )
            dist = distance(col.begin(), pos);

    我想这还是比手写循环来的好些吧。

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    max, min
    这是有直接的算法支持的,当然复杂度是 O(n),用于未排序容器,如果是排序容器...老兄,那还需要什么算法么?

    max_element(col.begin(), col.end());
    min_element(col.begin(), col.end());

    注意返回的是 iterator ,如果你关心的只是值,那么好:

    *max_element(col.begin(), col.end());
    *min_element(col.begin(), col.end());

    max_element 和 min_element 都默认用 less 来排序,它们也都接受一个 binary predicate ,如果你足够无聊,甚至可以把 max_element 当成 min_element 来用,或者反之:

    *max_element(col.begin(), col.end(), greater<int>()); // 返回最小值!
    *min_element(col.begin(), col.end(), greater<int>()); // 返回最大值

    当然它们的本意不是这个,而是让你能在比较特殊的情况下使用它们,例如,你要比较的是每个元素的某个成员,或者成员函数的返回值。例如:

    #include <iostream>
    #include <list>
    #include <algorithm>
    #include <string>
    #include <boost/bind.hpp>

    using namespace boost;
    using namespace std;

    struct Person
    {
        Person(const string& _name, int _age)
            : name(_name), age(_age)
        {}
        int age;
        string name;
    };

    int main()
    {
        list<Person> col;
        list<Person>::iterator pos;

        col.push_back(Person("Tom", 10));
        col.push_back(Person("Jerry", 12));
        col.push_back(Person("Mickey", 9));

        Person eldest =
            *max_element(col.begin(), col.end(),
                bind(&Person::age, _1) < bind(&Person::age, _2));
       
        cout << eldest.name;
    }

    输出是 Jerry ,这里用了 boost.bind ,原谅我不知道用 bind2nd, mem_fun 怎么写,我也不想知道...

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    copy_if
    没错,STL 里面压根没有 copy_if ,这就是为什么我们需要这个:

    template<typename InputIterator, typename OutputIterator, typename Predicate>
    OutputIterator copy_if(
        InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destBegin, Predicate p)
    {
        while (begin != end)
        {
            if (p(*begin))*destBegin++ = *begin;
            ++begin;
        }
        return destBegin;
    }

    把它放在自己的工具箱里,是一个明智的选择。

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    惯用手法:erase(iter++)
    如果你要去除一个 list 中的某些元素,那可千万小心:(下面的代码是错的!!!)

    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <iterator>
    #include <list>

    int main()
    {
        int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        std::list<int> lst(arr, arr + 10);

        for ( std::list<int>::iterator iter = lst.begin();
              iter != lst.end(); ++iter)
            if ( *iter % 2 == 0 )
                lst.erase(iter);
               
        std::copy(lst.begin(), lst.end(),
            std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    }

    当 iter 被 erase 掉的时候,它已经失效,而后面却还会做 ++iter ,其行为无可预期!如果你不想动用 remove_if ,那么唯一的选择就是:

    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <iterator>
    #include <list>

    int main()
    {
        int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        std::list<int> lst(arr, arr + 10);

        for ( std::list<int>::iterator iter = lst.begin();
              iter != lst.end(); )
            if ( *iter % 2 == 0 )
                lst.erase(iter++);
            else
                ++iter;
              
        std::copy(lst.begin(), lst.end(),
            std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    }

    但是上面的代码不能用于 vector, string 和 deque ,因为对于这些容器, erase 不光令 iter 失效,还令 iter 之后的所有 iterator 失效!

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    erase(remove...) 惯用手法
    上面的循环如此难写,如此不通用,如此不容易理解,还是用 STL 算法来的好,但是注意,光 remove_if 是没用的,必须使用 erase(remove...) 惯用手法:

    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <iterator>
    #include <list>
    #include <functional>
    #include <boost/bind.hpp>

    int main()
    {
        int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        std::list<int> lst(arr, arr + 10);

        lst.erase(remove_if(lst.begin(), lst.end(),
            boost::bind(std::modulus<int>(), _1, 2) == 0),
            lst.end()
        );
              
        std::copy(lst.begin(), lst.end(),
            std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    }

    当然,这里借助了 boost.bind ,让我们不用多写一个没用的 functor 。

    简单常识——关于stream
    从文件中读入一行

    简单,这样就行了:

    ifstream ifs("input.txt");
    char buf[1000];

    ifs.getline(buf, sizeof buf);

    string input(buf);

    当然,这样没有错,但是包含不必要的繁琐和拷贝,况且,如果一行超过1000个字符,就必须用一个循环和更麻烦的缓冲管理。下面这样岂不是更简单?

    string input;
    input.reserve(1000);
    ifstream ifs("input.txt");
    getline(ifs, input);

    不仅简单,而且安全,因为全局函数 getline 会帮你处理缓冲区用完之类的麻烦,如果你不希望空间分配发生的太频繁,只需要多 reserve 一点空间。

    这就是“简单常识”的含义,很多东西已经在那里,只是我一直没去用。

    ---------------------------------------------------------------------------

    一次把整个文件读入一个 string

    我希望你的答案不要是这样:

    string input;
    while( !ifs.eof() )
    {
        string line;
        getline(ifs, line);
        input.append(line).append(1, ' ');
    }

    当然了,没有错,它能工作,但是下面的办法是不是更加符合 C++ 的精神呢?

    string input(
        istreambuf_iterator<char>(instream.rdbuf()),
        istreambuf_iterator<char>()
    );

    同样,事先分配空间对于性能可能有潜在的好处:

    string input;
    input.reserve(10000);
    input.assign(
        istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
        istreambuf_iterator<char>()
    );

    很简单,不是么?但是这些却是我们经常忽略的事实。
    补充一下,这样干是有问题的:

        string input;
        input.assign(
            istream_iterator<char>(ifs),
            istream_iterator<char>()
        );

    因为它会忽略所有的分隔符,你会得到一个纯“字符”的字符串。最后,如果你只是想把一个文件的内容读到另一个流,那没有比这更快的了:

        fstream fs("temp.txt");
        cout << fs.rdbuf();

    因此,如果你要手工 copy 文件,这是最好的(如果不用操作系统的 API):

       ifstream ifs("in.txt");
       ofstream ofs("out.txt");
       ofs << in.rdbuf();

    -------------------------------------------------------------------------

    open 一个文件的那些选项

    ios::in     Open file for reading
    ios::out    Open file for writing
    ios::ate    Initial position: end of file
    ios::app    Every output is appended at the end of file
    ios::trunc  If the file already existed it is erased
    ios::binary Binary mode

    -------------------------------------------------------------------------

    还有 ios 的那些 flag

    flageffect if set
    ios_base::boolalpha input/output bool objects as alphabetic names (true, false).
    ios_base::dec input/output integer in decimal base format.
    ios_base::fixed output floating point values in fixed-point notation.
    ios_base::hex input/output integer in hexadecimal base format.
    ios_base::internal the output is filled at an internal point enlarging the output up to the field width.
    ios_base::left the output is filled at the end enlarging the output up to the field width.
    ios_base::oct input/output integer in octal base format.
    ios_base::right the output is filled at the beginning enlarging the output up to the field width.
    ios_base::scientific output floating-point values in scientific notation.
    ios_base::showbase output integer values preceded by the numeric base.
    ios_base::showpoint output floating-point values including always the decimal point.
    ios_base::showpos output non-negative numeric preceded by a plus sign (+).
    ios_base::skipws skip leading whitespaces on certain input operations.
    ios_base::unitbuf flush output after each inserting operation.
    ios_base::uppercase output uppercase letters replacing certain lowercase letters.

    There are also defined three other constants that can be used as masks:

    constantvalue
    ios_base::adjustfield left | right | internal
    ios_base::basefield dec | oct | hex
    ios_base::floatfield scientific | fixed

    --------------------------------------------------------------------------

    用我想要的分隔符来解析一个字符串,以及从流中读取数据

    这曾经是一个需要不少麻烦的话题,由于其常用而显得尤其麻烦,但是其实 getline 可以做得不错:

        getline(cin, s, ';');   
        while ( s != "quit" )
        {
            cout << s << endl;
            getline(cin, s, ';');
        }

    简单吧?不过注意,由于这个时候 getline 只把 ; 作为分隔符,所以你需要用 ;quit; 来结束输入,否则 getline 会把前后的空格和回车都读入 s ,当然,这个问题可以在代码里面解决。

    同样,对于简单的字符串解析,我们是不大需要动用什么 Tokenizer 之类的东西了:

    #include <iostream>
    #include <sstream>
    #include <string>

    using namespace std;

    int main()
    {
        string s("hello,world, this is a sentence; and a word, end.");
        stringstream ss(s);
       
        for ( ; ; )
        {
            string token;
            getline(ss, token, ',');
            if ( ss.fail() ) break;
           
            cout << token << endl;
        }
    }

    输出:

    hello
    world
     this is a sentence; and a word
     end.

    很漂亮不是么?不过这么干的缺陷在于,只有一个字符可以作为分隔符。

    --------------------------------------------------------------------------

    把原本输出到屏幕的东西输出到文件,不用到处去把 cout 改成 fs

    #include <iostream>
    #include <fstream>

    using namespace std;

    int main()
    {  
        ofstream ofs("temp.txt");

        cout << "output to screen." << endl;
        ofs << "output to file." << endl;
       
        streambuf *buf = cout.rdbuf(ofs.rdbuf());
       
        cout << "output to cout, but to file." << endl;
    }

    输出到屏幕的是:

    output to screen.

    输出到文件的是:

    output to file.
    output to cout, but to file.

    也就是说,只要改变 ostream 的 rdbuf ,就可以重定向了,但是这招对 fstream 和 stringstream 都没用。

    --------------------------------------------------------------------------

    关于 istream_iterator 和 ostream_iterator

    经典的 ostream_iterator 例子,就是用 copy 来输出:

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

    using namespace std;

    int main()
    {  
        vector<int> vect;
        for ( int i = 1; i <= 9; ++i )
            vect.push_back(i);
           
        copy(vect.begin(), vect.end(),
            ostream_iterator<int>(cout, " ")
        );
        cout << endl;
       
        ostream_iterator<double> os_iter(cout, " ~ ");
        *os_iter = 1.0;
        os_iter++;
        *os_iter = 2.0;
        *os_iter = 3.0;
    }

    输出:

    1 2 3 4 5 6 7 8 9
    1 ~ 2 ~ 3 ~

    很明显,ostream_iterator 的作用就是允许对 stream 做 iterator 的操作,从而让算法可以施加于 stream 之上,这也是 STL 的精华。与前面的“读取文件”相结合,我们得到了显示一个文件最方便的办法:

        copy(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
             istreambuf_iterator<char>(),
             ostreambuf_iterator<char>(cout)
        );

    同样,如果你用下面的语句,得到的会是没有分隔符的输出:

        copy(istream_iterator<char>(ifs),
             istream_iterator<char>(),
             ostream_iterator<char>(cout)
        );

    那多半不是你要的结果。如果你硬是想用 istream_iterator 而不是 istreambuf_iterator 呢?还是有办法:

        copy(istream_iterator<char>(ifs >> noskipws),
             istream_iterator<char>(),
             ostream_iterator<char>(cout)
        );

    但是这样不是推荐方法,它的效率比第一种低不少。
    如果一个文件 temp.txt 的内容是下面这样,那么我的这个从文件中把数据读入 vector 的方法应该会让你印象深刻。

    12345 234 567
    89    10

    程序:

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

    using namespace std;

    int main()
    {  
        ifstream ifs("temp.txt");
       
        vector<int> vect;
        vect.assign(istream_iterator<int>(ifs),
            istream_iterator<int>()
        );


        copy(vect.begin(), vect.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
    }

    输出:

    12345 234 567 89 10

    很酷不是么?判断文件结束、移动文件指针之类的苦工都有 istream_iterator 代劳了。

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    其它算法配合 iterator

    计算文件行数:

        int line_count =
            count(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
                  istreambuf_iterator<char>(),
                  ' ');       

    当然确切地说,这是在计算文件中回车符的数量,同理,你也可以计算文件中任何字符的数量,或者某个 token 的数量:

        int token_count =
            count(istream_iterator<string>(ifs),
                  istream_iterator<string>(),
                  "#include");       

    注意上面计算的是 “#include” 作为一个 token 的数量,如果它和其他的字符连起来,是不算数的。

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    Manipulator

    Manipulator 是什么?简单的说,就是一个接受一个 stream 作为参数,并且返回一个 stream 的函数,比如上面的 unskipws ,它的定义是这样的:

      inline ios_base&
      noskipws(ios_base& __base)
      {
        __base.unsetf(ios_base::skipws);
        return __base;
      }

    这里它用了更通用的 ios_base 。知道了这一点,你大概不会对自己写一个 manipulator 有什么恐惧感了,下面这个无聊的 manipulator 会忽略 stream 遇到第一个分号之前所有的输入(包括那个分号):

    template <class charT, class traits>
    inline std::basic_istream<charT, traits>&
    ignoreToSemicolon (std::basic_istream<charT, traits>& s)
    {
        s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(';'));
        return s;
    }

    不过注意,它不会忽略以后的分号,因为 ignore 只执行了一次。更通用一点,manipulator 也可以接受参数的,下面这个就是 ignoreToSemicolon 的通用版本,它接受一个参数, stream 会忽略遇到第一个该参数之前的所有输入,写起来稍微麻烦一点:

    struct IgnoreTo {
        char ignoreTo;
        IgnoreTo(char c) : ignoreTo(c)
        {}
    };
       
    std::istream& operator >> (std::istream& s, const IgnoreTo& manip)
    {
        s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(manip.ignoreTo));
        return s;
    }

    但是用法差不多:

        copy(istream_iterator<char>(ifs >> noskipws >> IgnoreTo(';')),
             istream_iterator<char>(),
             ostream_iterator<char>(cout)
        );

    其效果跟 IgnoreToSemicolon 一样。

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