Aula 12 Biblioteca padrão do C++ O que é? Composição Alguns componentes: Contentores Iteradores Algoritmos Functores 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

C++ Padrão Normalização de 1989 a 1997 Publicação em 1998 Nova versão em 2004? Norma de 750 páginas, publicada pelo ISO (Organização Internacional de Normalização) “Information Technology – Programming Languages – C++” (ISO/IEC 14882-1998) 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Biblioteca padrão do C++ Parte da norma é uma biblioteca: E/S Cadeias de caracteres Contentores Algoritmos Cálculo numérico Internacionalização 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

STL (Standard Template Library) Cerne da biblioteca padrão Fornece ferramentas para manipular colecções de dados Separação clara entre dados e operações Componentes genéricos Novo nível de abstracção 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Componentes da STL Contentores (dados) Gestão de colecções de itens de um dado tipo Iteradores (“cola” entre contentores e algoritmos) Percorrem contentores Contentores vistos como sequências Interface comum, independente do tipo de contentor Algoritmos (operações comuns sobre sequências) Usados para processar os itens dos contentores Functores Necessidades especiais Suplementos, restrições ou configurações para algoritmos e operações 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Contentores Sequenciais Associativos Posição de itens não depende do seu valor! (ordem extrínseca) Exemplos: std::vector, std::deque e std::list Associativos Posição de itens depende do seu valor e ordem exacta depende de relação de ordem (ordem intrínseca) Relação de ordem por omissão: operador < Exemplos: std::set, std::multiset, std::map e std::multimap 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

vector Implementação típica: matrizes dinâmicas Acesso aleatório (directo e eficiente usando indexação) Adição e remoção eficientes de itens na traseira #include <vector> Operações comuns Construir: vector<int>() Indexar: operator[]() Saber se está vazio: empty() Saber dimensão: size() Acrescentar atrás: push_back() Remover último item: pop_back() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

deque (Double-Ended QUEue) Implementação típica: matrizes dinâmicas Acesso aleatório Adição e remoção eficientes de itens na traseira e na frente #include <deque> Operações comuns: Construir: deque<double>() Indexar: operator[]() Saber se está vazia: empty() Saber comprimento: size() Acrescentar à frente/atrás: push_front() e push_back() Remover primeiro/último item: pop_front() e pop_back() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

list (lista) Implementação típica: cadeias duplamente ligadas Acesso sequencial Inserção e remoção eficiente de itens em qualquer posição #include <list> Algumas operações: Construir: list<float>() Saber se está vazia: empty() Saber comprimento: size() Saber primeiro item: front() Saber último item: back() … 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

set (conjunto) e multiset (colecção) Ordem intrínseca (posição dos itens depende do seu valor) Implementação típica: árvores binárias Conjuntos: sem repetições de itens Colecções: com repetições Não se podem modificar os itens #include <set> ou #include <multiset> Operações comuns: Contruir: set<int>() ou multiset<int>() Saber se está vazio: empty() Saber cardinalidade: size() Inserir item: insert() Remover item: erase() Saber número de itens com valor: count() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

map (mapa) e multimap (multimapa) Itens são pares (chave, valor) – e.g., pair<int, string> Ordem intrínseca (posição dos pares depende da sua chave) Mapas: sem repetição de chaves Multimapas: com repetição #include <map> ou #include <multimap> Operações comuns: Construir: map<int, string>() ou multimap<int, string>() Saber se está vazio: empty() Saber número de pares: size() Indexar usando chave: operator[]() Inserir par: insert() Remover pares: erase() Saber número de pares com chave: count() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Contentores especiais Implementação típica: contentores anteriores Sem iteradores stack (pilhas) Contentor que gere os seus elementos de acordo com a política LIFO queue (filas) Contentor que gere os seus elementos de acordo com a política FIFO priority_queue (filas prioritárias) Frente da fila é item mais prioritário Por omissão, prioridade comparada usando operador < 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Que contentor usar? Use vector (contentor mais simples) Insere ou remove itens à frente e atrás? Use deque Insere ou remove itens a meio? Use list Procura com frequência itens pelo seu valor? Use set ou multiset Deseja separar itens em chave e valor? Use map ou multimap 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Iteradores Permitem definir sequências Permitem percorrer contentores Referenciam itens Operadores fundamentais: Saber conteúdo ou item referenciado: * Avançar: ++ Comparar: == e != Atribuir: = 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Iteradores Operações de obtenção de iteradores (apenas contentores não-especiais): begin() end() … Há sempre dois tipos de iteradores: contentor::iterator contentor::const_iterator begin() end() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Tipos de iteradores Bidireccionais De acesso aleatório Avançam e recuam (++ e --) Contentores: list, set, multiset, map e multimap De acesso aleatório São também bidireccionais Permitem acesso aleatório aos itens da sequência Permitem aritmética mais completa de iteradores: saltos, distâncias, ... Contentores: vector e deque vector<int>::const_iterator i = v.begin(); i += 2; cout << i[3] << endl; cout << *i << endl; 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Iteradores especiais De inserção Iteradores associados a um canal Na traseira de um contentor Na frente de um contentor Em local dado Iteradores associados a um canal Inserem ou extraem itens de canais automaticamente Iteradores reversos Avançar recua, recuar avança 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Iteradores especiais (exemplo) list<int> l; for(int i = 0; i != 10; ++I) l.push_back(i); vector<int> v; copy(l.begin(), l.end(), back_inserter(v)); set<int> c; copy(l.begin(), l.end(), inserter(c, c.begin())); copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “ “)); cout << endl; copy(l.rbegin(), l.rend(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Algoritmos #include <algorithm> #include <numeric> Rotinas genéricas sobre sequências Sequências definidas por iteradores Relação com contentores através de iteradores: não são operações membro! Sufixos dos nomes dos algoritmos: _if – têm predicado como argumento, usando-o para identificar itens _copy – copiam para um destino ao actuar, não alterando o original 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Tipos de algoritmos Não modificadores Modificadores De remoção De mutação De ordenação Para sequências de itens intrinsecamente ordenadas Numéricos 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

sort() e reverse() int main() { vector<int> v; v.push_back(13); sort(v.begin(), v.end()); copy(v.begin(), v.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); reverse(v.begin(), v.end()); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

replace() e unique_copy() int main() { list<int> l; l.push_back(7); l.push_back(9); l.push_back(10); replace(l.begin(), l.end(), 7, 44); copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); unique_copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Classes functoras Classes cujas instâncias se comportam como rotinas Instâncias (functores) podem ser usadas como rotinas Têm de ter como operação membro operator() Definição: class X { public: tipo_de_devolução operator() (parâmetros) const; … }; X fo; fo(argumentos); // ou fo.operator()(argumentos); // ou tipo_de_devolução resultado = fo(argumentos); 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Functores Tipos Vantagens face a ponteiros para rotinas Predicados Aritméticos Vantagens face a ponteiros para rotinas Podem ter atributos: “rotinas” com estado! Maior possibilidade de utilizar código em-linha 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Functores pré-definidos negate<T>() plus<T>() minus<T>() multiplies<T>() divides<T>() modulus<T>() equal_to<T>() not_equal_to<T>() less<T>() greater<T>() less_equal<T>() greater_equal<T>() logical_not<T>() logical_and<T>() logical_or<T>() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Adaptadores de functores Combinam functores com functores, functores com valores e functores com rotinas Adaptadores de functores pré-definidos: bind1st() bind2nd() not1() not2() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Functores: Aumentando a STL template <typename T> class Mostra : public unary_function<T, void> { public: Mostra(ostream& out); void operator()(T const& t) const; private: ostream& out; }; Mostra<T>::Mostra(ostream& out) : out(out) {} void Mostra<T>::operator()(T const& t) const { out << t << endl; } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

Como usar o novo functor int main() { vector<int> v; v.push_back(2); v.push_back(5); v.push_back(9); // Algoritmo for_each for_each(v.begin(), v.end(), Mostra<int>(cout)); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos