揭示STL重要更改
預(yù)備知識:
l 理解標(biāo)準(zhǔn)C++ 0x 的concepts，例如：auto 關(guān)鍵字，lambda 表達(dá)式、右值引用等。
l 熟練使用STL。熟悉2個及以上STL容器的使用。
l 你手上必須有有VC2010的編譯器，或者其它支持最新的C++標(biāo)準(zhǔn)和更新Stl的編譯器。
這篇文章介紹了新版STL修訂內(nèi)容。這些變化是TR1中最為關(guān)注的內(nèi)容（譯注1）；以下是STL的新增特性：
l Constant迭代器
l array類
l tuple類
l <algorithm>中新增函數(shù)
l 隨機生成器類(<random>)
l 對sets及無序sets容器的改進(jìn)
l 對maps及無序maps的改進(jìn)
l 正則表達(dá)式
l 功能的改進(jìn)及實用的頭文件
l 加強指針管理類
Constant 迭代器
首先說明，constant迭代器并不等于const迭代器。constant迭代器是const_iterator。 將const關(guān)鍵字加在 iterator前時，其所指的變量是無法修改的。而const_iterator則在首次賦值后不再可指向其它變量（類似：常量指針和指向常量的指針）看了下面代碼后，你應(yīng)該會有一個清晰的認(rèn)識：
using namespace std;vector<int> IntVector;...// Normal iteratorvector<int>::iterator iter_nc = IntVector.begin();*iter_nc = 100; // Validiter_nc = IntVector.end(); // Valid// Constant Iteratorvector<int>::const_iterator iter_c = IntVector.begin();*iter_c = 100; // INVALID!iter_c = IntVector.end(); // Valid// The 'const' iteratorconst vector<int>::iterator iter_const = IntVector.begin();*iter_const = 100; // Validiter_const = IntVector.end(); // Invalid (Why? Learn C++!)// The 'const' Constant Iteratorconst vector<int>::const_iterator iter_const_c = IntVector.begin();*iter_const_c = 100; // Invalid!iter_const_c = IntVector.end(); // Invalid
新特性
容器中新增函數(shù)可以明確返回Constant迭代器。在此之前，我們先了解一下迭代器返回規(guī)則：
1. 如果容器是constant，或者類方法前申明const，則將返回const_iterator。
2. 如果左值是const_iterator,普通的iterator將被返回，但會向下轉(zhuǎn)型為const_iterator；
3. 其它情況，將返回普通iterator；
注：大多數(shù)迭代器訪問方法（eg：begin，end）有相應(yīng)的重載版本以返回constant 或non-const迭代器 ；
因此，你可明確指明返回的是constant還是普通迭代器；
以下為新增方法：
訪問方法
含義
cbegin
返回容器第一個元素的const_iterator .
cend
返回容器最后一個元素后一位的 const_iterator .
crbegin
返回rbegin 的 const_iterator 。即最后一個元素的constant迭代器.
crend
返回rend的 const_iterator 。即第一個元素前一位的constant迭代器.
以上所有方法都在相應(yīng)的容器類中申明為const。
為什么要引入這些方法？
你當(dāng)然可以指定你需要那種迭代器，可能你根本就不需要這些新的方法；
加入這些方法的主要原因是因為新修訂的auto關(guān)鍵詞的引入；如果你已經(jīng)了解auto關(guān)鍵詞的含義，你應(yīng)該知道我們可以在變量申明時不用明確指定類型。編譯器會根據(jù)表達(dá)式的右值推導(dǎo)變量類型；當(dāng)有如下調(diào)用：
auto iter = IntVector.begin();
可以指定是普通還是constant迭代器被返回。因此，為了返回一個constant迭代器（const_iterator），你可以使用：
auto iter = IntVector.cbegin(); // cbegin// The return type is: vector<int>::const_iterator
這樣，這個迭代器以只讀模式遍歷vector，可以寫出如下代碼：
for(auto iter = IntVector.cbegin(); iter != IntVector.cend(); ++iter) { }
需要說明的是，constant迭代器可以訪問 非const成員方法（我不敢保證，我只是在源碼中看到）。因此，最好使用cend來代替end檢查有效性。
在sets和maps集合中又是如何？
對于所有的集合類（set,multiset, unordered_set, and unordered_multiset),其迭代器總是constant的。也就是說，當(dāng)調(diào)用方法begin/end,find 以及下標(biāo)操作符[]，都是返回的constant 迭代器。像begin,find這些方法，雖然它們返回的數(shù)據(jù)類型都是非constant迭代器，但其行為是constant迭代器。
看以下代碼：
set<int> is;is.insert(10);*is.begin() = 120;wcout << is.count(10) << ", " << is.count(120);
以上例子首先插入10到set中，然后試圖修改第一個元素的值。
因為只有一個元素插入進(jìn)來，begin將返回指向該元素的迭代器；在vc9及之前的編譯器中，可成功修改值為120；
但從vc10開始，第三行將不能編譯通過，編譯器報錯為：
error C3892: ’std::**::begin’ : you cannot assign to a variable that is const
對于map，鍵不可修改，值可修改。以下是代碼示例：
map<int, int> imap;imap.insert( make_pair( 1, 1028 ));imap.insert( make_pair( 2, 2048 ));imap.find(1)->second = 1024; // Compilesimap.find(2)->first = 4; // Errorimap[2] = 2000;*imap.begin()->first = 10; // Error*imap.begin()->second= 10; // Compiles*imap.cbegin()->second= 10;// Error on VC10, since iterator is constant. NA for VC9
數(shù)組類array
array類是STL新增容器類，用于在存儲一個固定大小的數(shù)組。數(shù)組大小與數(shù)據(jù)元素類型一同由模版參數(shù)指出。其指定的大小數(shù)值必須是一個常量運行時的（與其它C/c++數(shù)組一樣）。不像其它容器能夠增加或減少容器大小，array支持其它標(biāo)準(zhǔn)方法-如迭代，隨機訪問，交換數(shù)據(jù)，賦值等。
頭文件：<array>
命名空間：tr1.但由于’using tr1::array’ 已被頭文件包含。所有，在使用中，申明std就可以了。
示例：
array<int, 64> IntArray;
第一個參數(shù)指定模版數(shù)據(jù)類型，第二個是一個常量編譯時的整型。定義之后，IntArray的大小不能再改變。當(dāng)然，除了int，可以使用其它的基本數(shù)據(jù)類型。如果要使用自定義類，則要實現(xiàn)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，重載賦值操作符，比較操作符。同時，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)必須為公有。
這個類的引入是為了和其它STL容器進(jìn)行無縫整合。例如，你使用vector或list，需要調(diào)用begin/end方法來訪問元素。當(dāng)你想將其作為普通數(shù)組使用時，代碼會編譯失敗。這必須改變。用array類，你可以同時獲得STL的靈活性和普通數(shù)據(jù)的性能。
依據(jù)最近的編譯器報告（tr1 增刊），可以使用以下方式來初始化array:
array<int, 64> IntArray;
如果忽略1個或多個元素沒賦值，它們將被置為0.
如果對array沒有做任何初始化操作，其所有元素處于未初始化狀態(tài)。
array類支持以下STL標(biāo)準(zhǔn)方法：
l at, operator [] – 返回指定位置元素引用.
l back, front – 各自返回第一及最后一個元素位置引用；
l begin, cbegin, rbegin, crbegin -返回第一個元素迭代器；
l end, cend, rend, crend – 返回最后一個元素后一位的迭代器；
l empty – 判斷容器是否為空。僅當(dāng)數(shù)組大小為0時返回true；
l size, max_size – 返回array對象大小，該大小在編譯期間確定；
以下方法需要重點說明：
array::assign 和 array:fill
這2個方法功能相同，實現(xiàn)將array所有元素賦值為一個給定值。此方法也可用來通過指定值替換array對象的所有元素。例如：
array<int,10> MyArray;MyArray.fill(40); // or 'assign'for_each(MyArray.cbegin(), MyArray.cend(),[](int n) { std::wcout << n << "\t";} );
將10個元素賦值為40，之后輸出到控制臺。
array::data
此方法返回數(shù)組第一個元素地址。與普通數(shù)組相比（eg：int_array[N]),此方法類似于表達(dá)式&int_array[0] 或者int_array。 此方法是由指針直接操作。const及非const方法都可用。例如：
int* pArray = MyArray.data();// Orauto pArray = MyArray.data();
array::swap(array&) 和swap(array&, array&)
交換兩個數(shù)組大小和類型相同的array對象。第一個方法是非靜態(tài)方法，實現(xiàn)將本數(shù)組內(nèi)容與參數(shù)中的指定數(shù)組交換。第二個方法，攜帶2個array&參數(shù)，互換內(nèi)容。例如：
typedef array<int,10> MyArrayType;MyArrayType Array1 = {1,2,4,8,16};MyArrayType Array2;Array2.assign(64);Array1.swap(Array2);// Or - swap(Array1, Array2);// Array1 - 64, 64...64// Array2 - 1,2,4,....0
如果試圖交換不同類型數(shù)組，編譯器會報錯：
array<int,5> IntArrayOf5 = {1,2,3,4,5};array<int,4> IntArrayOf4 = {10,20,40};array<float,4> FloatArrayOf4;IntArrayOf5.swap(IntArrayOf4); // ERROR!swap(IntArrayOf4, FloatArrayOf4); // ERROR!
六種比較操作符
作為全局函數(shù)的==, !=, <, >, <=, 及>=可用來比較2個相同類型的數(shù)組對象：
typedef array<int,10> MyArrayType;MyArrayType Array1 = {1,2,4,8,16};MyArrayType Array2;Array2.assign(64);if (Array2 == Array1)wcout << "Same";elsewcout << "Not Same";
結(jié)果輸出"Not Same" .
元組類tuple
STL程序員都知道pair 結(jié)構(gòu)，它用來包裝2個任意類型的元素。除了maps，在其它地方這個結(jié)構(gòu)也非常有用，我們可以用來包裝2個元素，而不用定義一個結(jié)構(gòu)體。我們可通過first、 second變量取得這2個元素的值。
pair<string,int> NameAndAge;NameAndAge.first = "Intel";NameAndAge.second = 40;
程序員經(jīng)常typedef 它們，這樣變量就可以容易的申明并可將pair 傳給函數(shù)。
但是，如果你需要保證多于2個的元素，該怎么做呢？
通常，你會定義一個結(jié)構(gòu)體，或使用多重pair。這樣的格式并不能與STL無縫整合。
tuple 類就是為此而生。這個類允許將2至10個元素包裝在一起。
所有元素類型都可不同，如果要加入自定義，其依賴的操作必須事先定義。tuple類通過模版重載具體如何工作，已超出我的理解，這里我只說明它可以完成什么，以及我們可以在哪里使用。
l 頭文件: <tuple>
l 命名空間: tr1. ‘using tr1::tuple’ 已包含在 std .
申明2個元素元組：
tuple<int,int> TwoElements;
在構(gòu)造函數(shù)中初始化：
tuple<int,int> TwoElement (400, 800);
如果初始化，則必須初始化所有元素，以下方式報錯：
tuple<int,int> TwoElement (400); // Second initializer missing
這個錯誤可能不那么明顯，但是你應(yīng)該明白這個原則：必須初始化所有成員。
構(gòu)造之后的初始化并不簡單。在pair中，有make_pair 來輔助pair的初始化。自然的，tuple也有相應(yīng)的輔助函數(shù)make_tuple。如果你已經(jīng)讀過或?qū)⒁xVC2010并行編程，你會發(fā)現(xiàn)C++庫中類似的完成類似的功能有其它新的make_函數(shù)。（譯注2：并行編程地址）
下面例子說明如何初始化tuple對象：
TwoElement = make_tuple(400, 800);
跟tuple模版類一樣，make_tuple 有傳入2至10個參數(shù)的重載函數(shù)版本。make_tuple充分利用C++0x中右值引用的思想，完美的支持STL新特性。它允許復(fù)用同一對象而不是調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和賦值操作，以此提升整體性能。
我們可以結(jié)合make_tuple和auto關(guān)鍵詞來靈活的定義一個tuple：
auto Elements = make_tuple(20, 'X', 3.14159);// Eq: tuple<int, char, double> Elements(20, 'X', 3.14159);
如何訪問tuple中的元素？
對于pair對象，我們都是簡單的使用其內(nèi)部定義的變量first/second來訪問元素。但是tuple類中并沒有定義這樣的變量，我們需要通過輔助函數(shù)get來訪問這些未命名變量。例如：
tuple<string, int, char> NameAgeGender("Gandhi", 52, 'M');int nAge = get<1>(NameAgeGender);
get<index>()中的可用索引必須在對象初始化的元素范圍之內(nèi)。索引以0為起點。在上述例子中，索引范圍為[0,2]，get<1>用于訪問NameAgeGender對象中的第二個元素，返回一個整型給nAge。
get函數(shù)的索引必須是一個常量編譯時的整型并在有效范圍內(nèi)。返回類型的推導(dǎo)也是常量時；以下代碼編譯器會報錯：
int nAge = get<0>(NameAgeGender);// ERROR - cannot convert from 'string' to 'int'
這樣也有助與發(fā)現(xiàn)潛在的代碼缺陷：
char cGender = get<1>(NameAgeGender); // Leve 4 C4244 warning - 'int' to 'char'// Should be get<2>
更重要的是，get可以賦值給auto關(guān)鍵詞：
auto sName = get<0>(NameAgeGender); // Type deduction - 'string'
對于非const類型tuple對象，返回類型為元組元素的引用，這樣，可以修改元素值：
// Modify Ageget<1>(NameAgeGender) = 79;
也可以將這個返回類型放在另一個引用中，并在之后修改。使用auto關(guān)鍵詞也可行：
auto & rnAge = get<1>(NameAgeGender) ;rnAge = 79
需要指出的是，get函數(shù)同樣適用于array類：
array<char, 5> Vowels = {'A','E','I','o','U'};char c = get<1>(Vowels); // 'E'get<3>(Vowels) = 'O'; // Modifyget<10><Vowels); // ERROR - Out of range!
tie函數(shù)
這個函數(shù)實現(xiàn)make_tuple函數(shù)的逆操作。使用這個函數(shù)，你可以用一個tuple對象來初始化一組變量?？蠢樱?div style="height:15px;">
tuple<string, int, char> NameAgeGender("Gandhi", 52, 'M');string sName;int nAge;char cSex;tie(sName, nAge, cSex) = NameAgeGender;
以上代碼將這3個變量對應(yīng)的設(shè)置為值 "Gandhi", 52, and ‘M’。我想tie是否可以用于取代make_tuple？結(jié)果證明不行：
tuple<string, int, char> NameAgeGender;NameAgeGender = tie("Gates", 46, 'M'); // make_tuplestring sName; int nAge; char cSex;make_tuple(sName, nAge, cSex) = NameAgeGender; // NO error. See below.
tie函數(shù)返回tuple對象的引用；make_tuple則是創(chuàng)建一個對象，返回的并非引用。上面最后一行試圖修改一個臨時創(chuàng)建的tuple對象,編譯器不報錯，卻并不能得到正確結(jié)果。因此，最好還是按照它們設(shè)計的功能來使用這2個函數(shù)。
與array類一樣，tuple類中同樣實現(xiàn)了6種操作符的功能。所有的重載版本都要求作關(guān)系操作的兩個tuple對象必須是同類型的（所包含的元素的對應(yīng)位置的類型必須相同）。
C++ Technical Report 1 (TR1)是ISO/IEC TR 19768, C++ Library Extensions（函式庫擴充）的一般名稱。TR1是一份文件，內(nèi)容提出了對C++標(biāo)準(zhǔn)函式庫的追加項目。這些追加項目包括了正則表達(dá)式、智能指針、哈希表、隨機數(shù)生成器等。TR1自己并非標(biāo)準(zhǔn)，他是一份草稿文件。然而他所提出的項目很有可能成為下次的官方標(biāo)準(zhǔn)。這份文件的目標(biāo)在于「為擴充的C++標(biāo)準(zhǔn)函式庫建立更為廣泛的現(xiàn)成實作品」。
