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C++ find_end()函数详解

find_end() 函数定义在<algorithm>头文件中,常用于在序列 A 中查找序列 B 最后一次出现的位置。例如,有如下 2 个序列:

序列 A:1,2,3,4,5,1,2,3,4,5
序列 B:1,2,3

通过观察不难发现,序列 B 在序列 A 中出现了 2 次,而借助 find_end() 函数,可以轻松的得到序列 A 中最后一个(也就是第 2 个) {1,2,3}。

find_end() 函数的语法格式有 2 种:
//查找序列 [first1, last1) 中最后一个子序列 [first2, last2)
ForwardIterator find_end (ForwardIterator first1, ForwardIterator last1,
                          ForwardIterator first2, ForwardIterator last2);
//查找序列 [first2, last2) 中,和 [first2, last2) 序列满足 pred 规则的最后一个子序列
ForwardIterator find_end (ForwardIterator first1, ForwardIterator last1,
                          ForwardIterator first2, ForwardIterator last2,
                          BinaryPredicate pred);
其中,各个参数的含义如下:
  • first1、last1:都为正向迭代器,其组合 [first1, last1) 用于指定查找范围(也就是上面例子中的序列 A);
  • first2、last2:都为正向迭代器,其组合 [first2, last2) 用于指定要查找的序列(也就是上面例子中的序列 B);
  • pred:用于自定义查找规则。该规则实际上是一个包含 2 个参数且返回值类型为 bool 的函数(第一个参数接收 [first1, last1) 范围内的元素,第二个参数接收 [first2, last2) 范围内的元素)。函数定义的形式可以是普通函数,也可以是函数对象。

实际上,第一种语法格式也可以看做是包含一个默认的 pred 参数,该参数指定的是一种相等规则,即在 [first1, last1) 范围内查找和 [first2, last2) 中各个元素对应相等的子序列;而借助第二种语法格式,我们可以自定义一个当前场景需要的匹配规则。

同时,find_end() 函数会返回一个正向迭代器,当函数查找成功时,该迭代器指向查找到的子序列中的第一个元素;反之,如果查找失败,则该迭代器的指向和 last1 迭代器相同。

举个例子:
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::find_end
#include <vector>       // std::vector
using namespace std;
//以普通函数的形式定义一个匹配规则
bool mycomp1(int i, int j) {
    return (i%j == 0);
}

//以函数对象的形式定义一个匹配规则
class mycomp2 {
public:
    bool operator()(const int& i, const int& j) {
        return (i%j == 0);
    }
};

int main() {
    vector<int> myvector{ 1,2,3,4,8,12,18,1,2,3 };
    int myarr[] = { 1,2,3 };
    //调用第一种语法格式
    vector<int>::iterator it = find_end(myvector.begin(), myvector.end(), myarr, myarr + 3);
    if (it != myvector.end()) {
        cout << "最后一个{1,2,3}的起始位置为:" << it - myvector.begin() << ",*it = " << *it << endl;
    }

    int myarr2[] = { 2,4,6 };
    //调用第二种语法格式
    it = find_end(myvector.begin(), myvector.end(), myarr2, myarr2 + 3, mycomp2());
    if (it != myvector.end()) {
        cout << "最后一个{2,3,4}的起始位置为:" << it - myvector.begin() << ",*it = " << *it;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

匹配{1,2,3}的起始位置为:7,*it = 1
匹配{2,3,4}的起始位置为:4,*it = 8

上面程序中共调用了 2 次 find_end() 函数:
  1. 第 22 行代码:调用了第一种语法格式的 find_end() 函数,其功能是在 myvector 容器中查找和 {1,2,3} 相等的最后一个子序列,显然最后一个 {1,2,3} 中元素 1 的位置下标为 7(myvector 容器下标从 0 开始);
  2. 第 29 行代码:调用了第二种格式的 find_end() 函数,其匹配规则为 mycomp2,即在 myvector 容器中找到最后一个子序列,该序列中的元素能分别被 {2、4、6} 中的元素整除。显然,myvector 容器中 {4,8,12} 和 {8,12,18} 都符合,该函数会找到后者并返回一个指向元素 8 的迭代器。

注意,find_end() 函数的第一种语法格式,其底层是借助 == 运算符实现的。这意味着,如果 [first1, last1] 和 [first2, last2] 区域内的元素为自定义的类对象或结构体变量时,使用该函数之前需要对 == 运算符进行重载。

C++ STL标准库官方给出了 find_end() 函数底层实现的参考代码,感兴趣的读者可自行分析,这里不再做过多描述:
template<class ForwardIterator1, class ForwardIterator2>
ForwardIterator1 find_end(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1,
  ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2)
{
    if (first2 == last2) return last1;  // specified in C++11

    ForwardIterator1 ret = last1;

    while (first1 != last1)
    {
        ForwardIterator1 it1 = first1;
        ForwardIterator2 it2 = first2;
        while (*it1 == *it2) {    // or: while (pred(*it1,*it2)) for version (2)
            ++it1; ++it2;
            if (it2 == last2) { ret = first1; break; }
            if (it1 == last1) return ret;
        }
        ++first1;
    }
    return ret;
}

另外,C++ STL 标准库还提供了和 find_end() 函数功能恰恰相反的 search() 函数,有关该函数的用法,可阅读《C++ search() 函数》一节。

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