Что такое адаптер?

#cpp

Читая книгу по STL я столкнулся с термином адаптер и сразу полез в поисковик что
бы осветить этот вопрос и ни чего полезного не нашел.

В книге говорится что это реализация одного типа контейнера другим типом контейнера.
В общем понятного мало.

Расскажите своими словами что такое адаптер в STL.
    

Ответы

Ответ 1

Хочу начать с небольшого предисловия: такого понятия как STL в C++ не существует,
есть стандартная библиотека и этого термина стоит придерживаться. Раньше термин STL
использовали для обозначения стандартной библиотеки, но сейчас это считается моветоном.

Что же такое адаптер? Это, по существу, устоявшийся паттерн, который приходит к нам
из реального мира. Мы берём одну сущность и адаптируем её к новым условиям через другую
сущность. Безусловно, понятнее не стало. 

Что имеется в виду в книге? Вероятно там разговор идёт о стеке и прочих контейнерах-адапторах.
Почему они адапторы? Потому что внутри себя используют полноценный контейнеры, такие
как std::vector и std::deque, и адаптируют их интерфейс под другой интерфейс. К примеру,
std::vector имеет методы push_back, insert и pop_back, но такие операции для стека
не нужны, стеку нужны 3 операции(основные) top, pop и push. Но все эти операции реализованы
через соответсвующие операции std::vector, который скрывается в недрах std::stack.
Поэтому stack не выделяют как самостоятельный контейнер — он есть адаптер для std::vector.

Другими словами: адаптер это понятие, которое выходит далеко за рамки стандартной
библиотеки C++ и, в целом, им можно пренебречь изучая C++, т.к. является ли контейнер
адаптером или нет не является ключевой частью. Это интересно знать, но не более того.


Ответ 2

Адаптировать - это значит приспосабливать. То есть приспосабливать существующую сущность,
контейнер, итератор и т.д., , в новом контексте или для частной задачи.

Например, стандартный контейнер двусвязный список std::list имеет такие методы, как
push_back, push_front, pop_back, pop_front, front, back.

Используя лишь подмножество методов, предоставляемых контейнером std::list, можно
смоделировать поведение такой структуры данных, как стек.

В структуре данных стек данные организованы по принципу: последний вошел в стек -
первый вышел из стека, то есть LIFO (last in, first out).

Обычно методы контейнера стек получают названия push, pop, top, как, например, в
C++, или Push, Pop, Peek, как, например, в C# или другие названия. Но независимо от
присвоенных названий методов их поведение семантически одно и то же.

Чтобы построить в C++ из списка стек, достаточно использовать методы либо push_front,
pop_front, front, либо push_back, pop_back, back соответственно для методов стека push,
pop, top.

Для этого просто в реализации данных методов стека следует вызывать соответствующие
методы контейнера std::list.

Например, метод стека pop может быть реализован как вызов соответствующего метода
контейнера std::list, который в примерах обозначен именем c от английского слова container:

void pop() { c.pop_back(); }


или

void pop() { c.pop_front(); }


Поэтому нет необходимости определять управление данными контейнера стек. Всю работу
по управлению данными возьмет на себя контейнер std::list. Просто его методы, фактически,
переименованы для адаптации к названиям методов контейнера стек.

Поэтому стек реализован не с нуля, а он просто является адаптацией класса std::list
под логику работы стека, то есть стек - это адаптер контейнера.

Чтобы было возможно как можно больше последовательных контейнеров адаптировать под
стек, было принято соглашение ограничиться методами последовательных контейнеров push_back,
pop_back, и back, так как эти методы более широко распространены среди последовательных
контейнеров. Например, контейнер std::vector не имеет методов push_front и pop_front,
поэтому его нельзя было использовать для моделирования методов стека, используя именно
эти методы последовательных контейнеров.

Однако стандартный последовательный контейнер std::forward_list, который был введен
в стандарт C++ позже остальных стандартных последовательных контейнеров, не имеет методов
push_back, pop_back и back. Поэтому адаптер контейнеров std::stack не может адаптировать
этот контейнер для реализации стека.

Тем не менее я уже предложил Комитетам по стандартизации C++ включить специализацию
класса std::stack для контейнера std::forward_list.
Это не представляет принципиальных трудностей сделать. 

Существует лишь одно несоответствии: класс std::forward_list не имеет метода size,
который присутствует в адаптере контейнеров std::stack. С моей точки зрения это не
принципиально.

Аналогичный подход используется для адаптеров итераторов. Примером такого адаптера
итераторов является std::reverse_iterator. Он адаптирует оператор operator -- других
итераторов таким образом, что когда используется оператор operator ++, то на самом
деле вызывается оператор operator --. Это позволяет перебирать элементы контейнера
или последовательности в обратном порядке, не меняя код, который основывается на применении
оператора operator ++ .

Например, если у вас имеется функция, которая выводит в поток элементы некоторого
контейнера посредством передачи в функцию диапазона элементов с помощью двух итератор,
как, например

template 
std::ostream & display( ForwardIterator first, 
                        ForwardIterator last,
                        std::ostream &os = std::cout )
{
    for ( ; first != last; ++first )
    {
        os << *first << ' ';
    }

    return os;
}


То, передавая реверсивные итераторы, вы могли бы, например, выводить элементы массива
целых чисел в обратном порядке:

#include 
#include 

template 
std::ostream & display( ForwardIterator first, 
                        ForwardIterator last,
                        std::ostream &os = std::cout )
{
    for ( ; first != last; ++first )
    {    
        os << *first << ' ';
    }

    return os;
}

int main()
{
    const size_t N = 10;
    int a[N] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    display( a, a + N ) << std::endl;
    display( std::reverse_iterator( a + N ), std::reverse_iterator(
a ) ) << std::endl;
}


Вывод программы на консоль:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 


В данной программе адаптер итераторов std::reverse_iterator адаптирует указатели
типа int * для операций с ними в обратном порядке следования элементов массива. Он
использует те методы указателей, которые уже определены и существуют для указателей.

Для разнообразия в качестве еще одного примера адаптера итераторов можете познакомиться
с предложенным мной адаптером итераторов iterator_pair, который я описал в своей статье
в журнале ACCU Overload #126 либо по ссылкам, приведенной на моей персональной странице
здесь и здесь