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。

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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();

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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

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还有 ios 的那些 flag

flag	effect 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:

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

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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。

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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。

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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。