编程范式|程序世界里的编程范式，探索编程本质
最近看了一些关于编程范式的文章，简要做一些小结和记录
什么是编程范式
在现实生活中，为了适配各种规格的螺帽，我们需要许多种类的螺丝刀。
在编程世界中，静态语言有许多种类的数据类型。
不过，我们可以发现，无论是传统世界，还是编程世界，我们都在干一件事情，就是通过使用一种更为通用的方式，抽象和隔离，让复杂的“世界”变得简单一些。
C语言的范式例子1：swap函数
原版，swap交换变量（只能交换int型）
void swap(int* x, int* y)
{
int tmp = *x;
*x = *y;
*y = tmp;
}
改进版，使用void * 抽象化数据类型，范式编程：
void swap(void* x, void* y, size_t size)
{
char tmp[size];
memcpy(tmp, y, size);
memcpy(y, x, size);
memcpy(x, tmp, size);
}
函数接口中增加了一个size参数。一旦用了 void* 后，类型就会被“抽象”掉，编译器不能通过类型得到类型的尺寸了，所以需要我们手动加上一个类型长度的标识。
函数的实现中使用了memcpy()函数。因为类型被“抽象”掉了，所以不能用赋值表达式了，很有可能传进来的参数类型还是一个结构体，不过，为了要交换这些复杂类型的值，我们只能使用内存复制的方法了。
函数的实现中使用了一个temp[size]数组。这就是交换数据时需要用的 buffer，会用 buffer 来做临时的空间存储。
C语言的范式例子2：search函数
原版C语言函数，搜索target在整型数组中的位置：
int search(int* a, size_t size, int target) {
for(int i=0; i<size; i++) {
if (a[i] == target) {
return i;
}
}
return -1;
}
把search函数变为泛型，使之不仅能查找整型数组，也能查找适配其他传入的各种类型参数。
参数a，可以遍历的数组、结构体数组等
target，void *，不定类型的数据（以适配范式）
cmpFn，函数，用户程序员自定义的各种数据的比较函数
int search(void* a, size_t size, void* target,
size_t elem_size, int(*cmpFn)(void*, void*) )
{
for(int i=0; i<size; i++) {
// 这里不用memcmp比较，是因为 针对传入的数据类型是结构体类型时，memcmp会比较内存地址。
//使用 unsigned char * 计算地址
if ( cmpFn ((unsigned char *)a + elem_size * i, target) == 0 ) {
return i;
}
}
return -1;
}
//整数比较函数
int int_cmp(int* x, int* y)
{
return *x - *y;
}
//字符串比较函数
int string_cmp(char* x, char* y){
return strcmp(x, y);
}
//结构体比较函数
typedef struct _account {
char name[10];
char id[20];
} Account;
int account_cmp(Account* x, Account* y) {
int n = strcmp(x->name, y->name);
if (n != 0) return n;
return strcmp(x->id, y->id);
}
上面的泛型search函数缺陷：只支持顺序类型的数据结构，遇到复杂的图、树等无法抽象化非顺序型的数据容器
另外C语言还可以使用宏定义来泛型化。
泛型编程
一个良好的泛型编程需要解决如下几个泛型编程的问题：
1.算法的泛型；
2.类型的泛型；
3.数据结构（数据容器）的泛型。
就像前面的search()函数，里面的 for(int i=0; i<len; i++) 这样的遍历方式，只能适用于顺序型的数据结构的方式迭代，如：array、set、queue、list 和 link 等。并不适用于非顺序型的数据结构。
如哈希表 hash table，二叉树 binary tree、图 graph 等这样数据不是按顺序存放的数据结构（数据容器）。所以，如果找不到一种泛型的数据结构的操作方式（如遍历、查找、增加、删除、修改……），那么，任何的算法或是程序都不可能做到真正意义上的泛型。
比如，如果我要在一个 hash table 中查找一个 key，返回什么呢？一定不是返回“索引下标”，因为在 hash table 这样的数据结构中，数据的存放位置不是顺序的，而且还会因为容量不够的问题被重新 hash 后改变，所以返回数组下标是没有意义的。
对此，我们要把这个事做得泛型和通用一些。如果找到，返回找到的这个元素的一个指针（地址）会更靠谱一些。
所以，为了解决泛型的问题，我们需要动用以下几个 C++ 的技术。
1.使用“模板”来抽象类型，这样可以写出类型无关的数据结构（数据容器）。
2.使用一个“迭代器”来遍历或是操作数据结构内的元素。
C++的范式例子1:search函数
template<typename T, typename Iter>
Iter search(Iter pStart, Iter pEnd, T target)
{
for(Iter p = pStart; p != pEnd; p++) {
if ( *p == target )
return p;
}
return NULL;
}
在 C++ 的泛型版本中，我们可以看到：
使用typename T抽象了数据结构中存储数据的类型。
使用typename Iter，这是不同的数据结构需要自己实现的“迭代器”，这样也就抽象掉了不同类型的数据结构，迭代器需要数据结构自己去实现。
然后，我们对数据容器的遍历使用了Iter中的++方法，这是数据容器需要重载的操作符，这样通过操作符重载也就泛型掉了遍历，
为了兼容原有 C 语言的编程习惯我们不用标准接口Iter.Next()，不用Iter.GetValue()来取代*。
在函数的入参上使用了pStart和pEnd来表示遍历的起止。
使用Iter来取得这个“指针”的内容。这也是通过重载 取值操作符来达到的泛型。
说明：所谓的Iter，在实际代码中，就是像vector::iterator或map<int, string>::iterator这样的东西。这是由相应的数据容器来实现和提供的（迭代器）。
C++ STL源码中的find函数
template<class InputIterator, class T>
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)
{
while (first!=last) {
if (*first==val) return first;
++first;
}
return last;
}
C++的范式例子2: Sum 函数
C语言版求和函数
long sum(int *a, size_t size) {
long result = 0;
for(int i=0; i<size; i++) {
result += a[i];
}
return result;
}
C++泛型版(有问题)：
template<typename T, typename Iter>
T sum(Iter pStart, Iter pEnd) {
T result = 0;
for(Iter p=pStart; p!=pEnd; p++) {
result += *p;
}
return result;
}
这里默认了 T result = 0;也就是T假设了 Iter 中出来的类型是T。0假设了类型是int；如果类型不一样，就会导致转型的问题
改进版，需要迭代器
Iter在实际调用者那会是一个具体的像vector::iterator的东西
在这个声明中，int已经被传入Iter中了；所以定义result的T应该可以从Iter中来。这样就可以保证类型是一样的，而且不会有被转型的问题。
C++ 泛型编程：迭代器
template <class T>
class container {
public:
class iterator {
public:
typedef iterator self_type;
typedef T value_type;
typedef T* pointer;
typedef T& reference;
reference operator*();
pointer operator->();
bool operator==(const self_type& rhs)；
bool operator!=(const self_type& rhs)；
self_type operator++() { self_type i = *this; ptr_++; return i; }
self_type operator++(int junk) { ptr_++; return *this; }
...
...
private:
pointer _ptr;
};
iterator begin();
iterator end();
...
...
};
1.首先，一个迭代器需要和一个”数据容器”(类)在一起，因为里面是对这个容器的具体的代码实现，对这个容器的迭代。
2.它需要重载一些操作符，比如：取值操作*、成员操作->、比较操作==和!=，还有遍历操作++，等等。
3.然后，还要typedef一些类型，比如value_type，告诉我们容器内的数据的实际类型是什么样子。
4.还有一些，如begin()和end()的基本操作。
5.我们还可以看到其中有一个pointer _ptr的内部指针来指向当前的数据（注意，pointer就是 T*）。
有了迭代器，我们让用户自型传入模板T的类型，解决T result = 0出现的问题
最终Sum的范式写法：
template <class Iter>
typename Iter::value_type
sum(Iter start, Iter end, T init) {
typename Iter::value_type result = init;
while (start != end) {
result = result + *start;
start++;
}
return result;
}
int main(){
container<int> c;
container<int>::iterator it = c.begin();
sum(c.begin(), c.end(), 0);
return 0;
}这就是整个 STL 的泛型方法，其中包括：
1.泛型的数据容器；
2.泛型数据容器的迭代器；
3.泛型的算法；
reduce函数式编程
如果我们有一个 员工结构体，再想用sum函数来求和怎么办？
struct Employee {
string name;
string id;
int vacation;
double salary；
};
结构体数组增加了很多数据类型，以前sum函数就不知道怎么办了吧，
vector<Employee> staff;
//total salary or total vacation days?
sum(staff.begin(), staff.end(), 0);
这个例子而言，我想计算员工薪水里面最高的，和休假最少的，或者我想计算全部员工的总共休假多少天。那么面对这么多的需求，我们是否可以泛型一些呢？怎样解决这些问题呢？
引入更抽象化的函数编程——reduce函数
template<class Iter, class T, class Op>
T reduce (Iter start, Iter end, T init, Op op) {
T result = init;
while ( start != end ) {
result = op( result, *start ); //这里时重点
start++;
}
return result;
}
reduce函数 需要增加一个参数 op，这个参数可以是一个函数，来完成我们想要的业务操作。
比如下面的业务操作函数：我们来求员工的工资和、最大工资
double sum_salaries =
reduce( staff.begin(), staff.end(), 0.0,
{return s + e.salary;} );
double max_salary =
reduce( staff.begin(), staff.end(), 0.0,
{return s > e.salary? s: e.salary; } );
C++STL中的count_if()：
下面这个示例中，先定义了一个函数对象counter（struct里定义函数）。这个函数对象需要一个Cond的函数对象，它是个条件判断函数，如果满足条件，则加 1，否则加 0。
然后，用上面的counter函数对象和reduce函数共同来打造一个counter_if算法
当条件满足的时候我就记个数，也就是统计满足某个条件的个数。
//对象counter，满足Cond函数的条件，就将参数c 加 1。
template<class T, class Cond>
struct counter {
size_t operator()(size_t c, T t) const {
return c + (Cond(t) ? 1 : 0);
}
};
//count_if函数，返回上面文章中编写使用的reduce函数
template<class Iter, class Cond>
size_t count_if(Iter begin, Iter end, Cond c){
return reduce(begin, end, 0, counter<Iter::value_type, Cond>(c));
}
当我需要统计薪资超过 1 万元的员工的数量时，参数3为Cond条件函数，{ return e.salary > 10000; }一行代码就完成了
size_t cnt = count_if(staff.begin(), staff.end(), { return e.salary > 10000; });
函数式编程
修饰器模式
面向对象编程
原型编程范式
逻辑编程范式
前两小段，是编程范式的简单介绍，C语言到C++的演化，
未完待续。。。。。