STL源码剖析笔记——适配器（adapters）

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STL源码剖析笔记——哈希表、unordered_set、unordered_map、unordered_mutiset、unordered_mutimap
STL源码剖析笔记——仿函数（函数对象）
STL源码剖析笔记——适配器（adapters）

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1. 定义

  适配器（Adapter）是指一些特定的容器或迭代器，它们提供了不同于其底层实现的接口，以便与算法或其他容器进行协同工作，是通过将底层实现进行改造，以满足特定的需求。适配器跟底层实现的关系是包含而不是继承。 主要分为三种：容器适配器，迭代器适配器，仿函数适配器。

2. 容器适配器

  STL提供的两个容器queue和stack,其实都只不过是一种配接器。它们通过修饰底层的deque接口实现特殊的功能。从queue和stack的构造来看，两者内部都包含了一个queue，封住了所有的deque对外接口，只开放符合queue和stack原则的几个函数。queue和stack是容器，本质上也是作用于容器之上的一个适配器。

template <class T, class Sequence=deque<T> > 
class stack {
protected:Sequence c; //底层容器
};template <class T, class Sequence = deque<T> >
class queue {
protected:Sequence c; //底层容器
};

3. 迭代器适配器

  STL提供了许多应用于迭代器身上的配接器，包括insert Iterators, reverse iterators, iostream iteratorsors。他们本身就是迭代器，也是作用于迭代器上的一个适配器。通过修饰底层的迭代器接口实现特殊的功能，以reverse iterators为例：
reverse iterators的主要作用是实现反向迭代器遍历，rbegin()和rend()函数都是通过它来实现。

  对于一般的迭代器来说，begin()指向的是第一个元素，end()指向的是最后一个元素的后一个位置，是[ begin(), end() ),前闭后开。现在反向迭代器应该要保持这种设定，即rbegin()指向的是最后一个元素，rend()指向的是第一个元素的前一个位置。而且这种功能就要通过reverse iterators适配器来实现。

  可以看到reverse iterators中包含了一个正向的迭代器，对这个反向迭代器进行取值的操作，其实就是对内部的正向迭代器的前一位进行取值；包括其他的operator++,operator–,operator+,operator-,其实都是根据要求对内部包含的正向迭代器进行操作。

4. 仿函数适配器

  仿函数适配器functor adapters (亦称为function adapters)是所有配接器中数量最庞大的一个族群，其配接灵活度也是前二者所不能及，可以配接、配接、再配接。这些配接操作包括系结(bind)、否定(negate),组合(compose)、以及对一般函数或成员函数的修饰(使其成为一个仿函数)。下图为count_if()和 bind2nd (less () , 12))的搭配实例。

这个搭配想要得到数组中所有小于12的数，具体流程为：

  1.从count_if函数中可以知道，它接受两个迭代器（begin()和end())以及一个函数对象，将每一个迭代器取值放入函数对象中进行处理；

  2.less()是一个仿函数，接受两个参数，判断参数1是否小于参数2。

template <class T>
struct less:public binar_function<T, T, bool> {bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x < y;}
};

  3.bind2nd内部有一个binder2nd对象，binder2nd接受一个模板对象和这个模板对象的第二参数类型，其operator（）为将输入的value绑定到模板对象的第二参数。最后将bind2nd对象传给count_if作为pred的参数，实现功能。

（1）not1、not2

  not1、not2的功能为接收一个仿函数对象作为参数，并对返回值进行逻辑否定，区别在于not1用于接受一元函数，not2用于接受二元函数。

//辅助函数，使我们得以方便使用 unary_negate<Pred>
template <class Predicate〉
inline unary_negate<Predicate> notl(const Predicated pred) { return unary_negate<Piedicate>(pred);
}//以下配接器用来表示某个Adaptable Predicate的逻辑负值 (logical negation) 
template <class Predicate〉
class unary_negate:public unary_function<typename Predicate::arguement_typex bool> { 
protected:Predicate pred; / / 内部成员
public:explicit unary_negate(const Predicated x):pred(x) {}bool operator()(const typename Predicate::argument_type& x) const { return !pred(x); / / 将pred的运算结果加上否定(negate)运算}
};//辅助函数，使我们得以方便使用bineary_negate<Pred>
template<class Predicate>
inline binary_negate<Predicate> not2(const Predicated pred) { return binary_negate<Predicate>(pred);
}//以下配接器用来表示某个Adaptable Binary Predicate的逻辑负值 template <class Predicate>
class binary_negate:public binary_function<typename Predicate::first_argument_type, typename Predicate::second_argument_type, bool> {
protected:Predicate pred; // 内部成员
public:explicit binary_negate(const Predicated x) : pred(x) {}bool operator()(const typename Predicate::first_argument_type& const typename Predicate::second_arguinent_type& y) const {return !pred(x, y); //将pred的运算结果加上否定(negate)运算}
};

（2）bind1st、bind2nd

//辅助函数，让我们得以方便使用binderlst<Op> template <class Operation, class T>
inline binder1st<Operation> bind1st(const Operation& op, const T& x) {typedef typename Operation::first_argument_type argl_type;return binderlst<Operation>(op, argl_type(x));//以上，注意，先把x转型为op的第一参数型别
}template <class Operation>
class binder1st:public unary_function<typename Operation::second_argument_type, typename Operation::result_type> { 
protected:Operation op; // 内部成员typename Operation::first_argument_type value;// 内部成员
public:
// constructorbinder1st(const Operation& x, const typename Operation::first_argument_type& y):op (x),value (y) {} //将表达式和第一参数记录于内部成员typename Operation::result_typeoperator()(const typename Operation::second_argtunent_type& x) const {return op (value, x); //实际调用表达式，并将value绑定为第一参数
} );

  bind1st的功能是将一个二元函数转变为一元函数，他接受一个函数对象和一个函数对象第一参数类型的值，并将这个值绑定到函数对象的第一参数，返回这个函数对象的返回类型。

    std::less<int> lessThan;std::binder1st<std::less<int>> lessThan5 = std::bind1st(lessThan, 5);bool result = lessThan5(3);  // 相当于lessThan(5, 3)

  bind2nd与bind1st唯一区别在于，bind2nd将值绑定到对象的第二参数。

（3）compose1、compose2

已知两个一元函数f () , g (),配接器compose1用来产生一个h(), 使得h(x)= f(g(x))，即：

               conpose1( f () , g () )的效果等于f( g(x) )

//辅助函数，让我们得以方便运用 unary_compose<Opl,0p2>
template <class Operationl, class Operation2>
inline unary_compose<Operationl, Operation2> composel(const Operationl& opl, const Operation2& op2) {return unary_compose<Operationl, Operation2>(opl, op2);
}template <class Operationl, class Operation2>
class unary_compose:public unary_function<typename Operatioh2::argument^type, typename Operatiohl::result_type> { 
protected:Operationl op1; //内部成员Operation2 op2;// 内吾B成员
public:
// constructor
unary_compose(const Operationl& x, const 0peration2& y):opl (x) , op2 (y) {} / /将两个表达式记录于内部成员typename Operationl::result_typeoperator()(const typename Operations:：ar0mnent_type& x) const {return opl (op2 (x) );// 函数合成
};

相应的，已知两个一元函数f () , g ()和一个二元函数h(),配接器compose2用来产生一个F(), 使得F(x)= H( f () , g () )，即：
               conpose2( H(), f () , g () )的效果等于H( f () , g () )

（4）ptr_fun

//辅助函数，让我们得以方便运用pointer_to_unary_function
template <class Arg, class Result>
inline pointer_to_unary_function<Arg, Result> ptr_fun(Result (*x)(Arg)) {return pointer_to_unary_function<Arg,Result>(x);
}//以下配接器其实就是把一个一元函数指针包起来：
//当仿函数被使用时，就调用该函数指针
template <class Arg, class Result>
class pointer_to_unary_function:public unary_functioi<Arg, Result> {
protected:Result (*ptr) (Arg);//内部成员，一个函数指针
public:pointer_to_unary_function() {}
//以下constructor将函数指针记录于内部成员之中explicit pointer_to_unary_function(Result (*x)(Arg)) : ptr(x) {}
//以下，通过函数指针执行函数Result operator()(Arg x) const { return ptr(x);} 
};

ptr_fun配接器其实就是把一个一元函数指针包起来，当仿函数被使用时，就调用该函数指针。