Эффективное использование STL

В предыдущем примере алгоритм lexicographical_compare должен найти первую позицию, в которой s1 и s2 различаются по критерию ciCharLess. Если для символов в этой позиции ciCharLess возвращает true, то же самое делает и lexicographical_compare: если в первой позиции, где символы различаются, символ первой строки предшествует соответствующему символу второй строки, то первая строка предшествует второй. Алгоритм lexicographical_compare, как и strcmp, считает два интервала равных величин равными, поэтому для таких интервалов возвращается значение false: первый интервал не предшествует второму. Кроме того, по аналогии с strcmp, если первый интервал завершается до обнаружения различия, lexicographical_compare возвращает true — префикс предшествует любому интервалу, в который он входит.

Довольно о mismatch и lexicographical_compare. Хотя в этой книге большое значение уделяется переносимости программ, я просто обязан упомянуть о том, что функции сравнения строк без учета регистра символов присутствуют во многих нестандартных расширениях стандартной библиотеки C. Обычно эти функции называются stricmp или strcmpi и по аналогии с функциями, приведенными в данном совете, игнорируют проблемы интернационализации. Если вы готовы частично пожертвовать переносимостью программы, если строки заведомо не содержат внутренних нуль-символов, а проблемы интернационализации вас не волнуют, то простейший способ сравнения строк без учета регистра символов вообще не связан с STL. Обе строки преобразуются в указатели const char* (см. совет 16), передаваемые при вызове stricmp или strcmpi:

int ciStringCompare(const string& si1, const string& s2) {
 return stricmp(sl.c_str, s2.c_str); // В вашей системе вместо stricmp
} // может использоваться другое имя

Функции strcmp/strcmp, оптимизированные для выполнения единственной задачи, обычно обрабатывают длинные строки значительно быстрее, чем обобщенные алгоритмы mismatch и lexicographical_compare. Если быстродействие особенно важно в вашей ситуации, переход от стандартных алгоритмов STL к нестандартным функциям C вполне оправдан. Иногда самый эффективный путь использования STL заключается в том, чтобы вовремя понять, что другие способы работают лучше.

Совет 36. Правильно реализуйте copy_if

В STL имеется 11 алгоритмов, в именах которых присутствует слово copy:

copy copy_backward
replace_copy reverse_copy
replace_copy_if unique_copy
remove_copy rotate_copy
remove_copy_if partial_sort_copy
uninitialized_copy

Но как ни странно, алгоритма copy_if среди них нет. Таким образом, вы можете вызывать replace_copy_if и remove_copy_if, к вашим услугам copy_backward и reverse_copy, но если вдруг потребуется просто скопировать элементы интервала, удовлетворяющие определенному предикату, вам придется действовать самостоятельно.

Предположим, имеется функция для отбора «дефектных» объектов Widget:

bool isDefective(const Widget& w);

Требуется скопировать все дефектные объекты Widget из вектора в cerr. Если бы алгоритм copy_if существовал, это можно было бы сделать так:

vector<Widget> widgets;
…
copy_if(widgets.begin, widgets.end, // He компилируется -
 ostream_iterator<Widget>(cerr, "\n"), // в STL не существует
 isDefective); // алгоритма copy_if

По иронии судьбы алгоритм copy_if входил в исходную версию STL от Hewlett Packard, которая была заложена в основу библиотеки STL, ставшей частью стандартной библиотеки C++. В процессе сокращения HP STL до размеров, подходящих для стандартизации, алгоритм copy_if остался за бортом.

В книге «The C++ Programming Language» [7] Страуструп замечает, что реализация copy_if выглядит элементарно — и он прав, но это вовсе не означает, что каждый программист сразу придет к нужному решению. Например, ниже приведена вполне разумная версия copy_if, которую предлагали многие программисты (в том числе и я):

template<typename InputIterator, // Не совсем правильная
 typename OutputIterator, // реализация copy_if
 typename Predicate>
OutputIterator copy_if(InputIterator begin, InputIterator end,
 OutputIterator destBegin, Predicate p) {
 return remove_copy_if(begin, end, destBegin, not1(p));
}

Решение основано на простом факте: хотя STL не позволяет сказать «скопировать все элементы, для которых предикат равен true», но зато можно потребовать «скопировать все элементы, кроме тех, для которых предикат неравен true». Создается впечатление, что для реализации copy_if достаточно поставить not1 перед предикатом, который должен передаваться copy_if, после чего передать полученный предикат remove_copy_if. Результатом является приведенный выше код.

Если бы эти рассуждения были верны, копирование дефектных объектов Widget можно было бы произвести следующим образом:

copy_if(widgets.begin, widgets.end, // Хорошо задумано,
 ostream_iterator<Widget>(cerr, "\n"), // но не компилируется
 isDefective);

Компилятор недоволен попыткой применения not1 к isDefective (это происходит внутри copy_if). Как объясняется в совете 41, not1 не может напрямую применяться к указателю на функцию — сначала указатель должен пройти через ptr_fun. Чтобы вызвать эту реализацию copy_if, необходимо передать не просто объект функции, а адаптируемый объект функции. Сделать это несложно, однако возлагать эти хлопоты на будущих клиентов алгоритма STL нельзя. Стандартные алгоритмы STL никогда не требуют, чтобы их функторы были адаптируемыми, поэтому нельзя предъявлять это требование к copy_if. Приведенная выше реализация хороша, но недостаточно хороша.

Правильная реализация copy_if должна выглядеть так:

template<typename InputIterator, // Правильная
 typename OutputIterator, // реализация copy_if
 typename Predicate>
OutputIterator copy_if(InputIterator begin, InputIterator end,
 OutputIterator destBegin, Predicate p) {
 while (begin != end) {
 if (p(*begin)) *destBegn++ = *begin;
 ++begin;
 }
 return destBegn;
}

Поскольку алгоритм copy_if чрезвычайно полезен, а неопытные программисты STL часто полагают, что он входит в библиотеку, можно порекомендовать разместить реализацию copy_if — правильную реализацию! — в локальной вспомогательной библиотеке и использовать ее в случае надобности.

Совет 37. Используйте accumulate или for_each для обобщения интервальных данных

Иногда возникает необходимость свести целый интервал к одному числу или, в более общем случае, к одному объекту. Для стандартных задач обобщения существуют специальные алгоритмы. Так, алгоритм count возвращает количество элементов в интервале, а алгоритм count_if возвращает количество элементов, соответствующих заданному предикату. Минимальное и максимальное значение элемента в интервале можно получить при помощи алгоритмов min_element и max_element.