C++17 STL Cook Book
  • Introduction
  • 前言
  • 关于本书
  • 各章梗概
  • 第1章 C++17的新特性
    • 使用结构化绑定来解包绑定的返回值
    • 将变量作用域限制在if和switch区域内
    • 新的括号初始化规则
    • 构造函数自动推导模板的类型
    • 使用constexpr-if简化编译
    • 只有头文件的库中启用内联变量
    • 使用折叠表达式实现辅助函数
  • 第2章 STL容器
    • 擦除/移除std::vector元素
    • 以O(1)的时间复杂度删除未排序std::vector中的元素
    • 快速或安全的访问std::vector实例的方法
    • 保持对std::vector实例的排序
    • 向std::map实例中高效并有条件的插入元素
    • 了解std::map::insert新的插入提示语义
    • 高效的修改std::map元素的键值
    • std::unordered_map中使用自定义类型
    • 过滤用户的重复输入,并以字母序将重复信息打印出——std::set
    • 实现简单的逆波兰表示法计算器——std::stack
    • 实现词频计数器——std::map
    • 实现写作风格助手用来查找文本中很长的句子——std::multimap
    • 实现个人待办事项列表——std::priority_queue
  • 第3章 迭代器
    • 建立可迭代区域
    • 让自己的迭代器与STL的迭代器兼容
    • 使用迭代适配器填充通用数据结构
    • 使用迭代器实现算法
    • 使用反向迭代适配器进行迭代
    • 使用哨兵终止迭代
    • 使用检查过的迭代器自动化检查迭代器代码
    • 构建zip迭代适配器
  • 第4章 Lambda表达式
    • 使用Lambda表达式定义函数
    • 使用Lambda为std::function添加多态性
    • 并置函数
    • 通过逻辑连接创建复杂谓词
    • 使用同一输入调用多个函数
    • 使用std::accumulate和Lambda函数实现transform_if
    • 编译时生成笛卡尔乘积
  • 第5章 STL基础算法
    • 容器间相互复制元素
    • 容器元素排序
    • 从容器中删除指定元素
    • 改变容器内容
    • 在有序和无序的vector中查找元素
    • 将vector中的值控制在特定数值范围内——std::clamp
    • 在字符串中定位模式并选择最佳实现——std::search
    • 对大vector进行采样
    • 生成输入序列的序列
    • 实现字典合并工具
  • 第6章 STL算法的高级使用方式
    • 使用STL算法实现单词查找树类
    • 使用树实现搜索输入建议生成器
    • 使用STL数值算法实现傅里叶变换
    • 计算两个vector的误差和
    • 使用ASCII字符曼德尔布罗特集合
    • 实现分割算法
    • 将标准算法进行组合
    • 删除词组间连续的空格
    • 压缩和解压缩字符串
  • 第7章 字符串, 流和正则表达
    • 创建、连接和转换字符串
    • 消除字符串开始和结束处的空格
    • 无需构造获取std::string
    • 从用户的输入读取数值
    • 计算文件中的单词数量
    • 格式化输出
    • 使用输入文件初始化复杂对象
    • 迭代器填充容器——std::istream
    • 迭代器进行打印——std::ostream
    • 使用特定代码段将输出重定向到文件
    • 通过集成std::char_traits创建自定义字符串类
    • 使用正则表达式库标记输入
    • 简单打印不同格式的数字
    • 从std::iostream错误中获取可读异常
  • 第8章 工具类
    • 转换不同的时间单位——std::ratio
    • 转换绝对时间和相对时间——std::chrono
    • 安全的标识失败——std::optional
    • 对元组使用函数
    • 使用元组快速构成数据结构
    • 将void*替换为更为安全的std::any
    • 存储不同的类型——std::variant
    • 自动化管理资源——std::unique_ptr
    • 处理共享堆内存——std::shared_ptr
    • 对共享对象使用弱指针
    • 使用智能指针简化处理遗留API
    • 共享同一对象的不同成员
    • 选择合适的引擎生成随机数
    • 让STL以指定分布方式产生随机数
  • 第9章 并行和并发
    • 标准算法的自动并行
    • 让程序在特定时间休眠
    • 启动和停止线程
    • 打造异常安全的共享锁——std::unique_lock和std::shared_lock
    • 避免死锁——std::scoped_lock
    • 同步并行中使用std::cout
    • 进行延迟初始化——std::call_once
    • 将执行的程序推到后台——std::async
    • 实现生产者/消费者模型——std::condition_variable
    • 实现多生产者/多消费者模型——std::condition_variable
    • 并行ASCII曼德尔布罗特渲染器——std::async
    • 实现一个小型自动化并行库——std::future
  • 第10章 文件系统
    • 实现标准化路径
    • 使用相对路径获取规范的文件路径
    • 列出目录下的所有文件
    • 实现一个类似grep的文本搜索工具
    • 实现一个自动文件重命名器
    • 实现一个磁盘使用统计器
    • 计算文件类型的统计信息
    • 实现一个工具:通过符号链接减少重复文件,从而控制文件夹大小
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  • How it works...

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  1. 第2章 STL容器

过滤用户的重复输入,并以字母序将重复信息打印出——std::set

std::set是一个奇怪的容器:工作原理和std::map很像,不过std::set将键作为值,没有键值对。所以没做办法与其他类型的数据进行映射。表面上看,std::set因为没有太多的例子,导致很多开发者几乎不知道有这样的容器。想要使用类似std::set的功能时,只有自己去实现一遍。

本节展示如何使用std::set收集很多不同的元素,过滤这些元素,最后只输出一个元素。

How to do it...

从标准输入流中读取单词,所有不重复的单词将放到一个std::set实例中。之后,枚举出所有输入流中不重复的单词。

  1. 包含必要的头文件。

    #include <iostream>
    #include <set>
    #include <string>
    #include <iterator>
  2. 为了分析我们的输入,会使用到std命名空间:

    using namespace std;
  3. 现在来实现主函数,先来实例化一个std::set。

    int main()
    {
        set<string> s;
  4. 下一件事情就是获取用户的输入。我们只从标准输入中读取,这样我们就要用到istream_iterator。

        istream_iterator<string> it {cin};
        istream_iterator<string> end;
  5. 这样就得到了一对begin和end迭代器,可以用来表示用户的输入,我们可以使用std::inserter来填满set实例。

        copy(it, end, inserter(s, s.end()));
  6. 这样就完成了填充。为了看到从标准输入获得的不重复单词,我们可以打印当前的set实例。

        for (const auto word : s) {
            cout << word << ", ";
        }
        cout << '\n';
    }
  7. 最后,让我们编译并运行这个程序。从之前的输入中,重复的单词都会去除,获得不重复的单词,然后以字母序排序输出。

    $ echo "a a a b c foo bar foobar foo bar bar" | ./program
    a, b, bar, c, foo, foobar,

How it works...

程序中有两个有趣的部分。第一个是使用了std::istream_iterator来访问用户输入,另一个是将std::set实例使用std::inserter用包装后,在使用std::copy填充。这看起来像是变魔术一样,只需要一行代码,我们就能完成使用输入流填充实例,去除重复的单词和以字母序进行排序。

std::istream_iterator

这个例子的有趣之处在于一次性可以处理流中大量相同类型的数据:我们对整个输入进行逐字的分析,并以std::string实例的方式插入set。

std::istream_iterator只传入了一个模板参数。也就我们输入数据的类型。我们选择std::string是因为我们假设是文本输入,不过这里也可以是float型的输入。基本上任何类型都可以使用cin >> var;完成。构造函数接受一个istream实例。标准输入使用全局输入流std::cin表示,例子中其为istream的参数。

istream_iterator<string> it {cin};

输入流迭代器it就已经实例化完毕了,其可以做两件事情:当对其解引用(*it)时,会得到当前输入的符号。我们通过输入迭代器构造std::string实例,每个字符串容器中都包含一个单词;当进行自加++it时,其会跳转到下一个单词,然后再解引用访问下一个单词。

不过,每次自加后的解引用时都须谨慎。当标准输入为空,迭代器就不能再解引用。另外,我们需要终止使用解引用获取单词的循环。终止的条件就是通过和end迭代器进行比较,知道何时迭代器无法解引用。如果it==end成立,那么说明输入流已经读取完毕。

我们在创建it的同时,也创建了一个std::istream_iterator的end迭代器。其目的是于it进行比较,在每次迭代中作为中止条件。

当std::cin结束时,it迭代器将会与end进行比较,并返回true。

std::inserter

调用std::copy时,我们使用it和end作为输入迭代器。第三个参数必须是一个输出迭代器。因此,不能使用s.begin()或s.end()。一个空的set中,这二者是一致的,所以不能对set的迭代器进行解引用(无论是读取或赋值)。

这就使std::inserter有了用武之地。其为一个函数,返回一个std::insert_iterator,返回值的行为类似一个迭代器,不过会完成普通迭代器无法完成的事。当对其使用加法时,其不会做任何事。当我们对其解引用,并赋值给它时,它会连接相关容器,并且将赋值作为一个新元素插入容器中。

当通过std::inserter实例化std::insert_iterator时,我们需要两个参数:

auto insert_it = inserter(s, s.end());

其中s是我们的set,s.end()是指向新元素插入点的迭代器。对于一个空set来说,从哪里开始和从哪里结束一样重要。当使用其他数据结构时,比如vector和list,第二个参数对于定义插入新项的位置来说至关重要。

将二者结合

最后,所有的工作都在std::copy的调用中完成:

copy(input_iterator_begin, input_iterator_end, insert_iterator);

这个调用从std::cin中获取输入迭代器,并将其推入std::set中。之后,其会让迭代器自增,并且确定输入迭代器是否达到末尾。如果不是,那么可以继续从标准输入中获取单词。

重复的单词会自动去除。当set已经拥有了一个单词,再重复将这个单词添加入set时,不会产生任何效果。与std::multiset的表现不同,std::multiset会接受重复项。

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