如何使函数参数与容器无关

Question

我正在编写一个实用函数，它将获取一个元素向量（可以是字符串、整数、双精度浮点数、字符），将它们连接成一个单一的字符串并返回。代码如下：

template<typename T>
std::string convert2Str(std::vector<T> const& vec) 
{
   std::ostringstream sStream; 
   for (size_t k=0; k<vec.size(); ++k) {
      sStream << vec[k] << " "; 
   }
   return sStream.str(); 
}

我希望将此函数更加通用：

• 首先，使用迭代器而不是使用索引来访问vector<T>。在循环之前，我尝试使用std::vector<T>::const_iterator it = vec.begin()，但编译器报错： : error: expected ; before it 当我将上述定义更改为std::vector<std::string>::const_iterator it = vec.begin()时，错误消失了。因此，看起来我没有遵循正确的语法，请告诉我正确的语法。
• 其次，通过使第一个参数与容器无关，使函数更加通用。对于任何容器（vector、list、queue、deque等），我想要执行与上述相同的操作。我尝试在stackoverflow上搜索此内容，但没有找到令人满意的答案。

- cppcoder

Answer 1

第一步，如你所说，使用迭代器：

template<typename T>
std::string convert2Str(std::vector<T> const& vec) 
{
   typedef std::vector<T> container;
   std::ostringstream sStream; 
   for (typename container::const_iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
      sStream << *it << " "; 
   }
   return sStream.str(); 
}

第二步，将模板参数设置为容器类型而不是元素类型（可以使用value_type获取元素类型）：

template<typename container>
std::string convert2Str(container const& vec)
{
   typedef container::value_type T; // if needed
   std::ostringstream sStream; 
   for (typename container::const_iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
      sStream << *it << " "; 
   }
   return sStream.str(); 
}

在C++0x中，这变得更加简单（不需要使用typename）：

template<typename container>
std::string convert2Str(container const& vec)
{
   using std::begin;
   using std::end;
   std::ostringstream sStream;
   for (auto it = begin(vec); it != end(vec); ++it) {
      typedef decltype(*it) T; // if needed
      sStream << *it << " "; 
   }
   return sStream.str(); 
}

除其他优点外，std::begin和std::end也适用于原始数组。

- Ben Voigt

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他的第一点和你的有什么不同？使用std :: vector <T> :: const_iterator不起作用，但类型定义却可以？我感到困惑。他的解决方案只是在迭代器声明前缺少一个typename（正如编译器所述）。但为什么？这感觉就像C语言中在非typedef类型前面缺少结构体一样。 - Ronny Brendel

@Ronny：那里需要使用typename关键字。typedef只是用来简化转换为通用容器（T和container仍然被定义，但我切换了哪一个作为模板参数）。 - Ben Voigt

我猜测这行代码 "typedef container::value_type T; // if needed" 告诉编译器 container 是一个 vector、list 等容器类型，并确保 convert2Str 不能使用诸如 int 或 double 等简单数据类型进行调用。那么，为什么这条语句被标记为 "if needed" 呢？感谢快速回答。 - cppcoder

@srikrish：这行代码只会返回你原始代码中存在的“T”类型。虽然这个函数没有使用“T”，但我想向你展示如何访问它。即使没有这行代码，如果你试图传入一个不是容器的东西，编译器也会抱怨对“begin”和“end”的调用。 - Ben Voigt

那么如果T是一个用户定义的类型（我的自己的类），我能这样做吗sStream << T.getValue() << " "; ?? - cppcoder

@srikrish：不，你不能在类型后面使用 .。但是你可能想要声明一个类型为 T 的局部变量，比如 T sum = *it + 5;。 - Ben Voigt

Answer 2

按照STL的惯例，建议使用两个迭代器作为输入参数，而不是一个容器（因为很明显可以仅处理容器的一部分，并且通常适用于由迭代器定义的任何序列）：

template<typename InputIterator>
std::string convert2Str(InputIterator first, InputIterator last)
{
    std::ostringstream sStream;
    for (InputIterator it = first; it != last; ++it) {
       sStream << *it << " ";
    }
    return sStream.str();
}

如果您需要包含对象的类型，请使用：

typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;

新增: 然后您可以按以下方式使用该函数:

std::vector<int> int_vec;
std::list<float> f_list;
std::deque<std::string> str_deq;

     // put something into the containers here

std::cout<< convert2Str(int_vec.begin(), int_vec.end()) <<std::endl;
std::cout<< convert2Str(f_list.begin(), f_list.end()) <<std::endl;
std::cout<< convert2Str(str_deq.begin(), str_deq.end()) <<std::endl;

请注意，您无法迭代 std::queue；但如果您真的需要它，标准保证提供足够的支持来解决问题。在此处查看更多信息：std::queue 迭代。

- Alexey Kukanov

Answer 3

如果您只根据容器类型来创建模板，则最简单；所有标准、Boost和Qt容器中的值类型都存储在typedef成员value_type中。使用std::copy和ostream_iterator可跳过冗长的迭代器声明。

template <typename Container>
std::string convert2Str(Container const &cont)
{
    std::ostringstream s;
    std::copy(cont.begin(), cont.end(),
              std::ostream_iterator<typename Container::value_type>(s, " "));
    return s.str();
}

typename关键字是必要的，以避免歧义。最近的GCC版本会在省略此关键字时发出警告。

- Fred Foo

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当然，这并没有真正教会srikrish如何编写自己的通用函数，这也是一项有用的技能。而ostream_iterator<decltype(*cont.begin())>将在C++0x中更好。 - Ben Voigt

@Ben：decltype很令人困惑；它看起来像是在运行/评估表达式，但实际上并不是。任何符合STL的容器都将具有value_type（标准容器、Boost容器甚至Qt中的容器都有）。 - Fred Foo

@larsman：抱歉，它确实应该是ostream_iterator<decltype(*begin(cont))>。原始数组没有value_type，但它们可以使用std::begin和std::end。而且绝对应该是using std::copy; copy(...);让Koenig查找发挥作用。请记住，函数模板不能部分特化，并且在namespace std中定义新的重载是被禁止的，为容器提供优化版本的唯一方法是使用ADL。 - Ben Voigt

这段代码能在像Solaris这样的平台上移植吗？最近我在我的代码中使用了std::count，但是在Solaris的sun编译器中出现了问题。你能解释一下这个语句"std::ostream_iterator<typename Container::value_type>(s, " ")"的作用吗？谢谢。 - cppcoder

@srikrish：它可以在任何符合标准的C++编译器上运行，但我不知道Sun编译器是否符合标准。请参见http://www.cplusplus.com/reference/std/iterator/ostream_iterator/。 - Fred Foo

Answer 4

使用这个。你需要 typename 部分来告诉编译器在解析时应该将 T::const_iterator 视为类型，直到你实际调用传递了具有 const_iterator 成员类型的某些 T ，编译器才能知道这是真实的。

template<typename T>
std::string convert2Str(T const& cont) 
{
    std::ostringstream sStream; 
    for (typename T::const_iterator it = cont.begin(); it != cont.end(); ++it) {
        sStream << *it << " "; 
    }
    return sStream.str(); 
}

- Erik

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typename 的确是个好点子。这正是尽快转向 C++0x 的又一个理由。 - Ben Voigt

Answer 5

我认为这应该可以工作：

template<typename T>
std::string convert2Str(T const& container) 
{
   std::ostringstream sStream; 
   for (typename T::const_iterator i= container.begin(); i != container.end(); ++i) {
      sStream << *i << " "; 
   }
   return sStream.str(); 
}

示例：http://ideone.com/9pUVV

- Nawaz