适配器(adapters)

最后更新于:2022-04-01 19:54:55

定义:将一个class的接口转换为另一个class的接口,使原本因接口不兼容而不能合作的classes,可以一起运作。适配器扮演者轴承、转换器的角色。 分类: 1、容器适配器:改变容器接口。 STL提供两个容器迭代器:queue和stack。它们都是修饰deque后成为另一种风貌的容器。 2、迭代器适配器:改变迭代器接口。 - Insert Iterator:将容器绑定到back_insert_iterator、front_insert_iterator、insert_iterator。它们都是一个类,对它们的赋值操作将转换为对绑定容器的插入操作。为了操作方便,向用户提供的是一个函数,函数中才创建上述类。 以back_inserter为例: ~~~ template inline back_insert_iterator back_inserter(Container& x) { return back_insert_iterator(x); // 以容器为参数,创建迭代器适配器 } ~~~ 注意,一般迭代器适配器不会以迭代器作为参数,这里通过传入一个容器创建一个迭代器适配器。 下面是back_insert_iterator类的定义: ~~~ template class back_insert_iterator { protected: Container* container; // 注意,这里是一个指向容器的指针 public: typedef output_iterator_tag iterator_category; // 输出迭代器,只支持自增 typedef void value_type; typedef void difference_type; typedef void pointer; typedef void reference; explicit back_insert_iterator(Container& x) : container(&x) {} // 与容器相绑定 back_insert_iterator& operator=(const typename Container::value_type& value) { container->push_back(value); return *this; } back_insert_iterator& operator*() { return *this; } back_insert_iterator& operator++() { return *this; } back_insert_iterator& operator++(int) { return *this; } }; ~~~ 可以看到,迭代器适配器提供了自增和接引用的接口,但是实际的功能被关闭了。上述代码的关键在于,对迭代器适配器的赋值变为了对容器的插入操作。 下面是我自己写的一个类似于上面的迭代器适配器: ~~~ #include #include using namespace std; template class my_back_insert_iterator { protected: Container* container; public: explicit my_back_insert_iterator(Container& x) : container(&x) {} my_back_insert_iterator& operator=(const typename Container::value_type& value) { container->push_back(value); return *this; } }; int main() { vector vec; my_back_insert_iterator< vector > back_insert(vec); back_insert = 1; back_insert = 2; back_insert = 3; back_insert = 4; vector::iterator iter = vec.begin(); for ( ; iter != vec.end(); ++iter) cout << *iter << endl; return 0; } ~~~ 运行结果: ![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2016-08-11_57ac4c8b845d7.jpg) 对迭代器的赋值即是对容器的插入操作。 - Reverse Iterator:使迭代器行进方向逆转。逆向迭代器一般用在容器中,容器都会提供一些接口,如下所示,使它可以和某些算法配合,逆向完成某些操作。 容器中的接口如下: ~~~ reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end()); } reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin()); } ~~~ 在看一下reverse_iterator的构造函数: ~~~ Iterator current; // 保存传入的迭代器 .... typedef Iterator iterator_type; typedef reverse_iterator self; explicit reverse_iterator(iterator_type x) : current(x) {} // 构造函数 ~~~ 构造函数的任务就是把传入的迭代器保存在内部的current中。 下面是反向迭代器的关键所在: ~~~ reference operator*() const { Iterator tmp = current; return *--tmp; // 先自减,再接引用 } self& operator++() { --current; return *this; } self& operator--() { ++current; return *this; } ~~~ 这里要注意的是接引用操作,先要把迭代器减1,这样才能保证对尾端元素的接引用是正确的。 测试代码如下: ~~~ int a[] = {9,5,4,8,3,6,7}; reverse_iterator reverite(a+7); cout << *reverite++ << " "; cout << *reverite++ << " "; cout << *reverite++ << " "; ~~~ 运行结果: ![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2016-08-11_57ac4c8b999ef.jpg) - IOStream Iterator:将迭代器(istream_iterator或ostream_iterator)绑定到某个iostream对象(cin/cout)上,从而操作这些IO对象。 以绑定标准输出为例,测试代码如下: ~~~ int a[] = {9,5,4,8,3,6,7}; ostream_iterator outite(cout, " "); // 输出数组元素时附带输出空格 copy(a, a+7, outite); ~~~ 运行结果: ![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2016-08-11_57ac4c8bb57a9.jpg) 上述代码将迭代器适配器绑定到标准输出,并且每输出一个元素,附带输出一个空格符。对迭代器的赋值(operator=)就是对它的输出操作(operator<<)。源代码如下: ~~~ template class ostream_iterator { protected: ostream* stream; // 绑定的标准输出 const char* string; // 分隔符 public: typedef output_iterator_tag iterator_category; typedef void value_type; typedef void difference_type; typedef void pointer; typedef void reference; ostream_iterator(ostream& s) : stream(&s), string(0) {} ostream_iterator(ostream& s, const char* c) : stream(&s), string(c) {} ostream_iterator& operator=(const T& value) { *stream << value; // 关键点 if (string) *stream << string; // 输出间隔符 return *this; } // 以下三个操作都返回自己 ostream_iterator& operator*() { return *this; } ostream_iterator& operator++() { return *this; } ostream_iterator& operator++(int) { return *this; } }; ~~~ 注意最后三个操作都只是本身,这样做的目的是可以配合copy()等算法: *result = *first; result就是该迭代器,对它接引用然后进行赋值操作将调用上面的operator=函数,使得copy()算法能够把一段范围内的元素输出到标准输出。这也正是泛型算法的精妙之处:算法只负责做固定工作,至于具体如何实现,由各个迭代器来完成。 3、函数适配器:改变仿函数/函数接口,用于特化和扩展一元和二元函数对象,使其能够适应STL算法的参      数接口。标准库将它分两类: - 绑定器(bind1st/bind2nd):将一个操作数绑定到给定值而将二元函数对象转换为一元函数对象。 - 求反器:将谓词函数对象的真值求反。 以count_if为例,应用程序调用如下代码: ~~~ // 计算容器中小于等于3的元素个数 cout << count_if(vec.begin(), vec.end(), bind2nd(less_equal(), 3)); ~~~ 则会调用如下函数: ~~~ template void count_if(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred, Size& n) { for ( ; first != last; ++first) if (pred(*first)) /* 对每个元素调用仿函数 */ ++n; /* 满足条件则累加 */ } ~~~ 下面看看pred,也就是bind2nd的源代码: ~~~ template class binder2nd : public unary_function { protected: Operation op; typename Operation::second_argument_type value; public: binder2nd(const Operation& x, // 仿函数 const typename Operation::second_argument_type& y) // 绑定的第二个数 : op(x), value(y) {} typename Operation::result_type operator()(const typename Operation::first_argument_type& x) const { return op(x, value); // 关键点 } }; ~~~ 代码一目了然。需要注意一点,此函数适配器必须要继承自unary_function对象,满足可配接性。解释一下可配接性。less_equal类继承自binary_function,便有了内部嵌套类型second_argument_type,而这个类型正好需要用在binder2nd中,以保存(绑定)某个参数。这样,less_equal就变为了可配接的。如果还有其它的适配器需要继续作用在binder2nd上,那么binder2nd也需要提供这样的嵌套类型,使它变为可配接的。这在另一篇文章“仿函数”中也有所说明。 总结: 纵观整个适配器系统,基本上都是把某个对象或指向对象的指针封装在一个适配器类中,对适配器的操作最终都会传递到对所包含对象的操作上来。 参考: 《C++ primer》 P453. 《STL源码剖析》 第八章。
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