Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Сравнить два вектора можно только в том случае, если возможно сравнить элементы этих векторов. Некоторые классы, такие как string, определяют смысл операторов равенства и сравнения. Другие, такие как класс Sales_item, этого не делают. Операции, поддерживаемые классом Sales_item, перечислены в разделе 1.5.1. Они не включают ни операторов равенства, ни сравнения. В результате нельзя сравнить два вектора объектов класса Sales_item.

Используя оператор индексирования (раздел 3.2.3), можно выбрать указанный элемент. Подобно строкам, индексирование вектора начинаются с 0; индекс имеет тип size_typeсоответствующего типа; и если вектор не константен, то в возвращенный оператором индексирования элемент можно осуществить запись. Кроме того, как было продемонстрировано в разделе 3.2.3, можно вычислить индекс и непосредственно обратиться к элементу в данной позиции.

Предположим, имеется набор оценок степеней в диапазоне от 0 до 100. Необходимо рассчитать, сколько оценок попадает в кластер по 10. Между нулем и 100 возможна 101 оценка. Эти оценки могут быть представлены 11 кластерами: 10 кластеров по 10 оценок каждый плюс один кластер для наивысшей оценки 100. Первый кластер подсчитывает оценки от 0 до 9, второй — от 10 до 19 и т.д. Заключительный кластер подсчитывает количество оценок 100.

Таким образом, если введены следующие оценки:

42 65 95 100 39 67 95 76 88 76 83 92 76 93

результат их кластеризации должен быть таким:

0 0 0 1 1 0 2 3 2 4 1

Он означает, что не было никаких оценок ниже 30, одна оценка в 30-х, одна в 40-х, ни одной в 50-х, две в 60-х, три в 70-х, две в 80-х, четыре в 90-х и одна оценка 100.

Используем для содержания счетчиков каждого кластера вектор с 11 элементами. Индекс кластера для данной оценки можно определить делением этой оценки на 10. При делении двух целых чисел получается целое число, дробная часть которого усекается. Например, 42/10=4, 65/10=6, а 100/10=10.

Как только индекс кластера будет вычислен, его можно использовать для индексирования вектора и доступа к счетчику, значение которого необходимо увеличить.

// подсчет количества оценок в кластере по десять: 0--9,

// 10--19, ... 90--99, 100

vector scores(11, 0); // 11 ячеек, все со значением 0

unsigned grade;

while (cin >> grade) { // читать оценки

if (grade <= 100) // обрабатывать только допустимые оценки

++scores[grade/10]; // приращение счетчика текущего кластера

Код начинается с определения вектора для хранения счетчиков кластеров. В данном случае все элементы должны иметь одинаковое значение, поэтому резервируем 11 элементов, каждый из которых инициализируем значением 0. Условие цикла whileчитает оценки. В цикле проверяется допустимость значения прочитанной оценки (т.е. оно меньше или равно 100). Если оценка допустима, то увеличиваем соответствующий счетчик.

Оператор, осуществляющий приращение, является хорошим примером краткости кода С++:

++scores[grade/10]; // приращение счетчика текущего кластера

Это выражение эквивалентно следующему:

auto ind = grade/10; // получить индекс ячейки

scores[ind] = scores[ind] + 1; // приращение счетчика

Индекс ячейки вычисляется делением значения переменной gradeна 10. Полученный результат используется для индексирования вектора scores, что обеспечивает доступ к соответствующему счетчику для этой оценки. Увеличение значения этого элемента означает принадлежность текущей оценки данному диапазону.

Как уже упоминалось, при использовании индексирования следует позаботиться о том, чтобы индексы оставались в диапазоне допустимых значений (см. раздел 3.2.3). В этой программе проверка допустимости подразумевает принадлежность оценки к диапазону 0-100. Таким образом, можно использовать индексы от 0до 10. Они расположены в пределах от 0до scores.size() - 1.

Новички в С++ иногда полагают, что индексирование вектора позволяет добавлять в него элементы, но это не так. Следующий код намеревается добавить десять элементов в вектор ivec:

vector ivec; // пустой вектор

for (decltype(ivec.size()) ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec[ix] = ix; // катастрофа: ivec не имеет элементов

Причина ошибки — вектор ivecпуст; в нем нет никаких элементов для индексирования! Как уже упоминалось, правильный цикл использовал бы функцию push_back():

for (decltype(ivec.size()) ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec.push_back(ix); // ok: добавляет новый элемент со значением ix

Оператор индексирования вектора (и строки) лишь выбирает существующий элемент; он не может добавить новый элемент.

Очень важно понять, что оператор индексирования ( []) можно использовать для доступа только к фактически существующим элементам. Рассмотрим пример.

vector ivec; // пустой вектор

cout << ivec[0]; // ошибка: ivec не имеет элементов!

vector ivec2(10); // вектор из 10 элементов

cout << ivec2[10]; // ошибка: ivec2 имеет элементы 0...9

Попытка обращения к несуществующему элементу является серьезной ошибкой, которую вряд ли обнаружит компилятор. В результате будет получено случайное значение.

Попытка индексирования несуществующих элементов, к сожалению, является весьма распространенной и грубой ошибкой программирования. Так называемая ошибка переполнения буфера (buffer overflow) — результат индексирования несуществующих элементов. Такие ошибки являются наиболее распространенной причиной проблем защиты приложений.

Наилучший способ гарантировать невыход индекса из диапазона — это избежать индексации вообще. Для этого везде, где только возможно, следует использовать серийный оператор for.

Упражнение 3.16. Напишите программу, выводящую размер и содержимое вектора из упражнения 3.13. Проверьте правильность своих ответов на это упражнение. При неправильных ответах повторно изучите раздел 3.3.1.

Упражнение 3.17. Прочитайте последовательность слов из потока cinи сохраните их в векторе. Прочитав все слова, обработайте вектор и переведите символы каждого слова в верхний регистр. Отобразите преобразованные элементы по восемь слов на строку.

Упражнение 3.18. Корректна ли следующая программа? Если нет, то как ее исправить?

vector ivec;

ivec[0] = 42;