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C++ search()函数用法完全攻略

通过《C++ find_end()函数》一节的讲解我们知道,find_end() 函数用于在序列 A 中查找序列 B 最后一次出现的位置。那么,如果想知道序列 B 在序列 A 中第一次出现的位置,该如何实现呢?可以借助 search() 函数

search() 函数定义在<algorithm>头文件中,其功能恰好和 find_end() 函数相反,用于在序列 A 中查找序列 B 第一次出现的位置。

例如,仍以如下两个序列为例:

序列 A:1,2,3,4,5,1,2,3,4,5
序列 B:1,2,3

可以看到,序列 B 在序列 A 中出现了 2 次。借助 find_end() 函数,我们可以找到序列 A 中最后一个(也就是第 2 个){1,2,3};而借助 search() 函数,我们可以找到序列 A 中第 1 个 {1,2,3}。

和 find_end() 相同,search() 函数也提供有以下 2 种语法格式:
//查找 [first1, last1) 范围内第一个 [first2, last2) 子序列
ForwardIterator search (ForwardIterator first1, ForwardIterator last1,
                        ForwardIterator first2, ForwardIterator last2);
//查找 [first1, last1) 范围内,和 [first2, last2) 序列满足 pred 规则的第一个子序列
ForwardIterator search (ForwardIterator first1, ForwardIterator last1,
                        ForwardIterator first2, ForwardIterator last2,
                        BinaryPredicate pred);
其中,各个参数的含义分别为:
  • 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,search() 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::search
#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 = search(myvector.begin(), myvector.end(), myarr, myarr + 3);
    if (it != myvector.end()) {
        cout << "第一个{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 = search(myvector.begin(), myvector.end(), myarr2, myarr2 + 3, mycomp2());
    if (it != myvector.end()) {
        cout << "第一个{2,3,4}的起始位置为:" << it - myvector.begin() << ",*it = " << *it;
    }
    return 0;
}
程序执行结果为:

第一个{1,2,3}的起始位置为:0,*it = 1
第一个{2,3,4}的起始位置为:3,*it = 4

通过程序的执行结果可以看到,第 22 行代码借助 search() 函数找到了 myvector 容器中第一个 {1,2,3},并返回了一个指向元素 1 的迭代器(其下标位置为 0)。

而在第 29 行中,search() 函数使用的是第 2 种格式,其自定义了 mycomp2 匹配规则,即在 myvector 容器中找到第一个连续的 3 个元素,它们能分别被 2、4、6 整除。显然,myvector 容器中符合要求的子序列有 2 个,分别为 {4,8,12} 和 {8,12,18},但 search() 函数只会查找到第一个,并返回指向元素 4 的迭代器(其下标为 3)。

注意,search() 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 search() 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 search(ForwardIterator1 first1, ForwardIterator1 last1,
  ForwardIterator2 first2, ForwardIterator2 last2)
{
    if (first2 == last2) return first1;
    while (first1 != last1)
    {
        ForwardIterator1 it1 = first1;
        ForwardIterator2 it2 = first2;
        while (*it1 == *it2) {    // 或者 while (pred(*it1,*it2)) 对应第二种语法格式
            if (it2 == last2) return first1;
            if (it1 == last1) return last1;
            ++it1; ++it2;
        }
        ++first1;
    }
    return last1;
}

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