Эффективное использование STL

Если вы не привыкли читать исходные тексты STL, этот фрагмент выглядит жутковато, но в действительности в нем нет ничего страшного. Нетривиально здесь выглядит только запись iterator_traits<RandomAccessIterator>:: value_type, но это всего лишь принятое в STL обозначение типа объекта, на который указывают итераторы, переданные sort. Перед ссылкой iterator_traits<RandomAccessIterator>:: value_type должен стоять префикс typename, поскольку это имя типа, зависящее от параметра шаблона (в данном случае RandomAccessIterator), — дополнительная информация приведена на с. 20.

Проблемы возникают из-за следующей команды, которая копирует элемент из сортируемого интервала в локальный временный объект:

ElementType pivotValue(*i);

В данном случае элементом является auto_ptr<Widget>, поэтому в результате скопированному указателю auto_ptr (тому, который хранится в векторе) присваивается NULL. Более того, когда pivotValue выходит из области видимости, происходит автоматическое удаление объекта Widget, на который pivotValue ссылается. Итак, после вызова sort содержимое вектора изменяется и по меньшей мере один объект Widget удаляется. Вследствие рекурсивности алгоритма быстрой сортировки существует вероятность того, что сразу нескольким элементам вектора будет присвоено значение NULL и сразу несколько объектов Widget будут удалены, поскольку опорный элемент копируется на каждом уровне рекурсии. . ^ Подобные ловушки весьма зловредны, и Комитет по стандартизации постарался, чтобы вы заведомо не попадались в них. Уважайте их труд и никогда не создавайте контейнеры auto_ptr, даже если ваша платформа STL это позволяет.

Впрочем, это вовсе не исключает возможности создания контейнеров умных указателей. Контейнеры умных указателей вполне допустимы. В совете 50 описано, где найти умные указатели, хорошо работающие в контейнерах STL, просто auto_ptr не относится к их числу.

Совет 9. Тщательно выбирайте операцию удаления

Допустим, у нас имеется стандартный контейнер STL с, содержащий числа типа int:

контейнер<int> с;

и вы хотите удалить из него все объекты со значением 1963. Как ни странно, способ решения этой задачи зависит от контейнера; универсального решения не существует.

Для блоковых контейнеров (vector, deque или string — см. совет 1) оптимальный вариант построен на использовании идиомы erase-remove (совет 32):

c.erase(remove(c.begin().c.end(),1963). // Идиома erase-remove хорошо
c.end());// подходит для удаления элементов
// с заданным значением
// из контейнеров vector, string
//и deque

Приведенное решение работает и для контейнеров list, но как будет показано в совете 44, функция remove контейнера list работает эффективнее:

с.remove(1963); // Функция remove хорошо подходит для удаления
// элементов с заданным значением из списка

Стандартные ассоциативные контейнеры (такие как set, multiset, map и multimap) не имеют функции remove с именем remove, а использование алгоритма remove может привести к стиранию элементов контейнера (совет 32) и возможной порче его содержимого. За подробностями обращайтесь к совету 22, где также объясняется, почему вызовы remove для контейнеров map/multimap не компилируются никогда, а для контейнеров set/multiset — компилируются в отдельных случаях.

Для ассоциативных контейнеров правильным решением будет вызов erase:

c.erase(1963);// Функция erase обеспечивает оптимальное
// удаление элементов с заданным значением
// из стандартных ассоциативных контейнеров

Функция erase не только справляется с задачей, но и эффективно решает ее с логарифмической сложностью (вызовы remove в последовательных контейнерах обрабатываются с линейной сложностью). Более того, в ассоциативных контейнерах функция erase обладает дополнительным преимуществом — она основана на проверке эквивалентности вместо равенства (это важное различие рассматривается в совете 19).

Слегка изменим проблему. Вместо того чтобы удалять из с все объекты с заданным значением, давайте удалим все объекты, для которых следующий предикат (совет 39) возвращает true:

bool badValue(int х):// Возвращает true для удаляемых объектов

В последовательных контейнерах (vector, string, deque и list) достаточно заменить remove на remove_if:

c.erase(remove_if(c.begin(),c.end(),badValue), // Лучший способ уничтожения
c.end());// объектов, для которых badValue
// возвращает true, в контейнерах
// vector, string и deque
с.remove_if(badValue);// Оптимальный способ уничтожения
// объектов, для которых badValue
// возвращает true, в контейнере
// list

Со стандартными ассоциативными контейнерами дело обстоит посложнее. Существуют два решения: одно проще программируется, другое эффективнее работает. В первом решении нужные значения копируются в новый контейнер функцией remove_copy, после чего содержимое двух контейнеров меняется местами:

АссоцКонтейнер<int> с;//с - один из стандартных
// ассоциативных контейнеров
АссоцКонтейнер<int> goodValues: // Временный контейнер для хранения
// элементов, оставшихся после удаления
remove_copy_if(c.begin().c.end(), // Скопировать оставшиеся элементы inserter(goodValues, // из с в goodValues
goodValues.end()), badValue);
с.swap(goodValues);// Поменять содержимое с и goodValues

У подобного решения имеется недостаток — необходимость копирования элементов, остающихся после удаления. Такое копирование может обойтись дороже, чем нам хотелось бы.

От этих затрат можно избавиться за счет непосредственного удаления элементов из исходного контейнера. Но поскольку в ассоциативных контейнерах отсутствует функция, аналогичная remove_if, придется перебирать все элементы с в цикле и принимать решение об удалении текущего элемента.

С концептуальной точки зрения эта задача несложна, да и реализуется она просто. К сожалению, решение, которое первым приходит в голову, редко бывает правильным. Вероятно, многие программисты предложат следующий вариант:

АссоцКонтейнер<int> с;
for(АссоцКонтейнер<int>::iterator i=cbegin(); // Наглядный, бесхитростный
	i!=cend();// и ошибочный код, который
	++i) {// стирает все элементы с
	if (badValue(*i)) c.erase(i):// для которых badValue
}// возвращает true.
// Не поступайте так!

Выполнение этого фрагмента приводит к непредсказуемым результатам. При стирании элемента контейнера все итераторы, указывающие на этот элемент, становятся недействительными. Таким образом, после возврата из c.erase(i) итератор i становится недействительным. Для нашего цикла это фатально, поскольку после вызова erase итератор i увеличивается (++i в заголовке цикла for).

Проблема решается просто: необходимо позаботиться о том, чтобы итератор переводился на следующий элемент с перед вызовом erase. Это проще всего сделать постфиксным увеличением i при вызове:

АссоцКонтейнер<int> с;
for(АссоцКонтейнер<int>::iterator i=c.begin();// Третья часть заголовка
	i!=c.end();	// цикла for пуста; i теперь
	/* пусто */) {// изменяется внутри цикла
	if (badValue(*i)) c.erase(i++);// Для удаляемых элементов
	else ++i;// передать erase текущее
}// значение i и увеличить i.
// Для остающихся элементов // просто увеличить i

Новый вариант вызова erase работает, поскольку выражение i++ равно старому значению i, но у него имеется побочный эффект — приращение i. Таким образом, мы передаем старое (не увеличенное) значение i и увеличиваем i перед вызовом erase. Именно это нам и требовалось. Хотя это решение выглядит просто, лишь немногие программисты предложат его с первой попытки.

Пора сделать следующий шаг. Помимо простого удаления всех элементов, для которых badValue возвращает true, мы также хотим регистрировать каждую операцию удаления в журнале.

Для ассоциативных контейнеров задача решается очень просто, поскольку она требует лишь тривиальной модификации созданного цикла:

ofstream logFile;// Файл журнала АссоцКонтейнер<int> с;
for{АссоцКонтейнер<int>: iterator i=c.begin();// Заголовок цикла остается
i!=c.end();) {// без изменений
if (badValue(*i)) {
	logFile«'Erasing '« *i «'
';	// Вывод в журнал