算法的泛化过程

将一个叙述完整的算法转化为程序代码，不是什么难事。然而，如何将算法独立与其所处理的数据结构之外，不受数据结构的羁绊呢？换个说法，如何将我们所写的程序算法适用于任何（或者大部分）未知的数据结构（比如array，vector，list等）呢？

关键在于，只要把操作对象的型别加以抽象化，把操作对象的标示法和区间目标的移动行为抽象化，整个算法也就在一个抽象层面上工作了。整个过程称为算法的泛型化（generalized），简称泛化。

　　以简单的循序查找为例，编写find()函数，在array中寻找特定值。面对整数array，写出如下程序：

int* find(int* arrayHead, int arraySize, int value)
{
    int i=0;
    for (; i<arraySize; ++i)
    {
        if (arrayHead[i] == value)
        {
            break;
        }
    }

    return &(arrayHead[i]);
}

该函数在某个区间内查找value。返回的是一个指针，指向它所找到的第一个元素；如果没有找到，就返回最后一个元素的下一位置（地址）。

“最后一个元素的下一位置”称为end。为什么不返回null？因为，end指针可以对其他种类的容器带来泛型效果，这是null所无法达到的。事实上一个指向array元素的指针，不但可以指向array内部任何位置，也可以指向array尾端以外的任何位置。只不过当指针指向array尾端以外的位置时，它只能用来与其他array指针相比较，不能提领（dereference）其值。

const int arraySize = 7;
    int ia[arraySize] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
    int* end = ia + arraySize;

    int * ip = find(ia, sizeof(ia)/sizeof(int), 4);
    if (ip == end)
    {
        cout<<"4 not found"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"4 found. "<<*ip<<endl;
    }

上述find()函数写法暴露了太多的实现细节（例如arraySize），为了让find()适用于所有类型的容器，其操作应该更抽象化些。让find()接受两个指针作为参数，标示一个操作区间：

int* find(int* begin, int*end, int value)
{
    while(begin !=end && *begin != value)
        ++begin;

    return begin;
}

由于find()函数之内并无任何操作是针对特定整数array而发的，所以我们可以把它改成一个template：

template<typename T>
T* find(T* begin, T* end, const T& value)
{
    // 注意，以下用到了operator!=, operator*, operator++
    while (begin != end && *begin != value)
        ++begin;

    // 注意，以下返回操作用会引发copy行为
    return begin;
}

注意数值传递由pass by value改为pass by reference const, 因为value的型别可为任意，对象一大，传递成本便会提升。

在上述代码中，传入的指针必须支持以下四种操作行为：

inequality 判断不相等
dereferencelm 提领
prefix increment 前置式递增
copy 复制

上述操作符可以被重载（overload），find()函数就可以从原声（native）指针的思想框框中跳脱出来。我们可以设计一个class，拥有原生指针的行为，这就是迭代器（iterator）：

template<typename Iterator, typename T>
Iterator find(Iterator begin, Iterator end, const T& value)
{
    while(begin != end && *begin != value)
        ++begin;

    return begin;
}

这便是完全泛型化的find()函数。

来自：STL源码剖析

算法的泛化过程

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