定義:將一個class的接口轉換為另一個class的接口,使原本因接口不兼容而不能合作的classes,可以一起運作。適配器扮演者軸承、轉換器的角色。
分類:
1、容器適配器:改變容器接口。
STL提供兩個容器迭代器:queue和stack。它們都是修飾deque后成為另一種風貌的容器。
2、迭代器適配器:改變迭代器接口。
- Insert Iterator:將容器綁定到back_insert_iterator、front_insert_iterator、insert_iterator。它們都是一個類,對它們的賦值操作將轉換為對綁定容器的插入操作。為了操作方便,向用戶提供的是一個函數,函數中才創建上述類。
以back_inserter為例:
~~~
template <class Container>
inline back_insert_iterator<Container> back_inserter(Container& x) {
return back_insert_iterator<Container>(x); // 以容器為參數,創建迭代器適配器
}
~~~
注意,一般迭代器適配器不會以迭代器作為參數,這里通過傳入一個容器創建一個迭代器適配器。
下面是back_insert_iterator類的定義:
~~~
template <class Container>
class back_insert_iterator {
protected:
Container* container; // 注意,這里是一個指向容器的指針
public:
typedef output_iterator_tag iterator_category; // 輸出迭代器,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) {} // 與容器相綁定
back_insert_iterator<Container>&
operator=(const typename Container::value_type& value) {
container->push_back(value);
return *this;
}
back_insert_iterator<Container>& operator*() { return *this; }
back_insert_iterator<Container>& operator++() { return *this; }
back_insert_iterator<Container>& operator++(int) { return *this; }
};
~~~
可以看到,迭代器適配器提供了自增和接引用的接口,但是實際的功能被關閉了。上述代碼的關鍵在于,對迭代器適配器的賦值變為了對容器的插入操作。
下面是我自己寫的一個類似于上面的迭代器適配器:
~~~
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
template <class Container>
class my_back_insert_iterator {
protected:
Container* container;
public:
explicit my_back_insert_iterator(Container& x) : container(&x) {}
my_back_insert_iterator<Container>&
operator=(const typename Container::value_type& value) {
container->push_back(value);
return *this;
}
};
int main()
{
vector<int> vec;
my_back_insert_iterator< vector<int> > back_insert(vec);
back_insert = 1;
back_insert = 2;
back_insert = 3;
back_insert = 4;
vector<int>::iterator iter = vec.begin();
for ( ; iter != vec.end(); ++iter)
cout << *iter << endl;
return 0;
}
~~~
運行結果:

對迭代器的賦值即是對容器的插入操作。
- Reverse Iterator:使迭代器行進方向逆轉。逆向迭代器一般用在容器中,容器都會提供一些接口,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的構造函數:
~~~
Iterator current; // 保存傳入的迭代器
....
typedef Iterator iterator_type;
typedef reverse_iterator<Iterator> self;
explicit reverse_iterator(iterator_type x) : current(x) {} // 構造函數
~~~
構造函數的任務就是把傳入的迭代器保存在內部的current中。
下面是反向迭代器的關鍵所在:
~~~
reference operator*() const {
Iterator tmp = current;
return *--tmp; // 先自減,再接引用
}
self& operator++() {
--current;
return *this;
}
self& operator--() {
++current;
return *this;
}
~~~
這里要注意的是接引用操作,先要把迭代器減1,這樣才能保證對尾端元素的接引用是正確的。
測試代碼如下:
~~~
int a[] = {9,5,4,8,3,6,7};
reverse_iterator<int*> reverite(a+7);
cout << *reverite++ << " ";
cout << *reverite++ << " ";
cout << *reverite++ << " ";
~~~
運行結果:

- IOStream Iterator:將迭代器(istream_iterator或ostream_iterator)綁定到某個iostream對象(cin/cout)上,從而操作這些IO對象。
以綁定標準輸出為例,測試代碼如下:
~~~
int a[] = {9,5,4,8,3,6,7};
ostream_iterator<int> outite(cout, " "); // 輸出數組元素時附帶輸出空格
copy(a, a+7, outite);
~~~
運行結果:

上述代碼將迭代器適配器綁定到標準輸出,并且每輸出一個元素,附帶輸出一個空格符。對迭代器的賦值(operator=)就是對它的輸出操作(operator<<)。源代碼如下:
~~~
template <class T>
class ostream_iterator {
protected:
ostream* stream; // 綁定的標準輸出
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<T>& operator=(const T& value) {
*stream << value; // 關鍵點
if (string) *stream << string; // 輸出間隔符
return *this;
}
// 以下三個操作都返回自己
ostream_iterator<T>& operator*() { return *this; }
ostream_iterator<T>& operator++() { return *this; }
ostream_iterator<T>& operator++(int) { return *this; }
};
~~~
注意最后三個操作都只是本身,這樣做的目的是可以配合copy()等算法:
*result = *first;
result就是該迭代器,對它接引用然后進行賦值操作將調用上面的operator=函數,使得copy()算法能夠把一段范圍內的元素輸出到標準輸出。這也正是泛型算法的精妙之處:算法只負責做固定工作,至于具體如何實現,由各個迭代器來完成。
3、函數適配器:改變仿函數/函數接口,用于特化和擴展一元和二元函數對象,使其能夠適應STL算法的參?
? ? 數接口。標準庫將它分兩類:
- 綁定器(bind1st/bind2nd):將一個操作數綁定到給定值而將二元函數對象轉換為一元函數對象。
- 求反器:將謂詞函數對象的真值求反。
以count_if為例,應用程序調用如下代碼:
~~~
// 計算容器中小于等于3的元素個數
cout << count_if(vec.begin(), vec.end(), bind2nd(less_equal<int>(), 3));
~~~
則會調用如下函數:
~~~
template <class InputIterator, class Predicate, class Size>
void count_if(InputIterator first, InputIterator last, Predicate pred,
Size& n) {
for ( ; first != last; ++first)
if (pred(*first)) /* 對每個元素調用仿函數 */
++n; /* 滿足條件則累加 */
}
~~~
下面看看pred,也就是bind2nd的源代碼:
~~~
template <class Operation>
class binder2nd
: public unary_function<typename Operation::first_argument_type,
typename Operation::result_type> {
protected:
Operation op;
typename Operation::second_argument_type value;
public:
binder2nd(const Operation& x, // 仿函數
const typename Operation::second_argument_type& y) // 綁定的第二個數
: op(x), value(y) {}
typename Operation::result_type
operator()(const typename Operation::first_argument_type& x) const {
return op(x, value); // 關鍵點
}
};
~~~
代碼一目了然。需要注意一點,此函數適配器必須要繼承自unary_function對象,滿足可配接性。解釋一下可配接性。less_equal類繼承自binary_function,便有了內部嵌套類型second_argument_type,而這個類型正好需要用在binder2nd中,以保存(綁定)某個參數。這樣,less_equal就變為了可配接的。如果還有其它的適配器需要繼續作用在binder2nd上,那么binder2nd也需要提供這樣的嵌套類型,使它變為可配接的。這在另一篇文章“<ch07>仿函數”中也有所說明。
總結:
縱觀整個適配器系統,基本上都是把某個對象或指向對象的指針封裝在一個適配器類中,對適配器的操作最終都會傳遞到對所包含對象的操作上來。
參考:
《C++ primer》 P453.
《STL源碼剖析》 第八章。
- 前言
- 順序容器 — heap
- 關聯容器 — 紅黑樹
- 關聯容器 — set
- 關聯容器 — map
- 關聯容器 — hashtable
- 關聯容器 — hash_set
- 關聯容器 — hash_map
- 算法 — copy
- 順序容器 — stack
- 順序容器 — queue
- 順序容器 — priority_queue
- 順序容器 — slist
- construct()和destroy()
- 空間配置器
- 函數適配器
- 迭代器以及“特性萃取機”iterator_traits
- 算法 — partial_sort
- 算法 — sort
- 仿函數
- 適配器(adapters)
- C++簡易vector
- C++簡易list
- STL算法實現
- C++模板Queue