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C++ find_first_of()函数完全攻略

在某些情境中,我们可能需要在 A 序列中查找和 B 序列中任意元素相匹配的第一个元素,这时就可以使用 find_first_of() 函数。

仅仅用一句话概述 find_first_of() 函数的功能,读者可能并不理解。别急,下面我们将从语法格式的角度继续阐述该函数的功能。

find_first_of() 函数定义于<algorithm>头文件中,因此使用该函数之前,程序中要先引入此头文件:
#include <algorithm>

find_first_of() 函数有 2 种语法格式,分别是:
//以判断两者相等作为匹配规则
InputIterator find_first_of (InputIterator first1, InputIterator last1,
                             ForwardIterator first2, ForwardIterator last2);
//以 pred 作为匹配规则
InputIterator find_first_of (InputIterator first1, InputIterator last1,
                             ForwardIterator first2, ForwardIterator last2,
                             BinaryPredicate pred);
其中,各个参数的含义如下:
  • first1、last1:都为输入迭代器,它们的组合 [first1, last1) 用于指定该函数要查找的范围;
  • first2、last2:都为正向迭代器,它们的组合 [first2, last2) 用于指定要进行匹配的元素所在的范围;
  • pred:可接收一个包含 2 个形参且返回值类型为 bool 的函数,该函数可以是普通函数(又称为二元谓词函数),也可以是函数对象。

有关谓词函数,读者可阅读《C++谓词函数》一节详细了解。

find_first_of() 函数用于在 [first1, last1) 范围内查找和 [first2, last2) 中任何元素相匹配的第一个元素。如果匹配成功,该函数会返回一个指向该元素的输入迭代器;反之,则返回一个和 last1 迭代器指向相同的输入迭代器。

值得一提的是,不同语法格式的匹配规则也是不同的:
  • 第 1 种语法格式:逐个取 [first1, last1) 范围内的元素(假设为 A),和 [first2, last2) 中的每个元素(假设为 B)做 A==B 运算,如果成立则匹配成功;
  • 第 2 种语法格式:逐个取 [first1, last1) 范围内的元素(假设为 A),和 [first2, last2) 中的每个元素(假设为 B)一起带入 pred(A, B) 谓词函数,如果函数返回 true 则匹配成功。

注意,当采用第一种语法格式时,如果 [first1, last1) 或者 [first2, last2) 范围内的元素类型为自定义的类对象或者结构体变量,此时应对 == 运算符进行重载,使其适用于当前场景。

举个例子:
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::find_first_of
#include <vector>       // std::vector
using namespace std;
//自定义二元谓词函数,作为 find_first_of() 函数的匹配规则
bool mycomp(int c1, int c2) {
    return (c2 % c1 == 0);
}
//以函数对象的形式定义一个 find_first_of() 函数的匹配规则
class mycomp2 {
public:
    bool operator()(const int& c1, const int& c2) {
        return (c2 % c1 == 0);
    }
};
int main() {
    char url[] = "http://c.biancheng.net/stl/";
    char ch[] = "stl";
    //调用第一种语法格式,找到 url 中和 "stl" 任一字符相同的第一个字符
    char *it = find_first_of(url, url + 27, ch, ch + 4);

    if (it != url + 27) {
        cout << "*it = " << *it << '\n';
    }

    vector<int> myvector{ 5,7,3,9 };
    int inter[] = { 4,6,8 };
    //调用第二种语法格式,找到 myvector 容器中和 3、5、7 任一元素有 c2%c1=0 关系的第一个元素
    vector<int>::iterator iter = find_first_of(myvector.begin(), myvector.end(), inter, inter + 3, mycomp2());
    if (iter != myvector.end()) {
        cout << "*iter = " << *iter;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

*it = t
*iter = 3

此程序给读者演示了 find_first_of() 函数 2 种语法格式的用法。其中第 20 行代码中 find_first_of() 函数发挥的功能是,在 url 字符数组中逐个查找和 's'、't'、'l' 这 3 个字符相等的字符,显然 url 数组第 2 个字符 't' 就符合此规则。

在第 29 行代码中,find_first_of() 会逐个提取 myvector 容器中的每个元素(假设为 A),并尝试和 inter 数组中的每个元素(假设为 B)一起带入 mycomp2(A, B) 函数对象中。显然,当将 myvector 容器中的元素 3 和 inter 数组中的元素 6 带入该函数时,c2 % c1=0 表达式第一次成立。

C++ STL 标准库给出了 find_first_of() 函数底层实现的参考代码,感兴趣的读者可自行分析:
template<class InputIt, class ForwardIt, class BinaryPredicate>
InputIt find_first_of(InputIt first, InputIt last,
                      ForwardIt s_first, ForwardIt s_last,
                      BinaryPredicate p)
{
    for (; first != last; ++first) {
        for (ForwardIt it = s_first; it != s_last; ++it) {
            //第二种语法格式换成 if (p(*first, *it))
            if (p(*first, *it)) {
                return first;
            }
        }
    }
    return last;
}

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