Скотт Мейерс - Эффективное использование STL

Кстати говоря, если при чтении ответа вы произнесли «Чего-чего?» или что-нибудь в этом роде, читайте внимательно, потому что речь пойдет об очень полезных вещах.

Я привел эту задачу по двум причинам. Во-первых, она напоминает вам о существовании очень удобной функции assign, о которой многие программисты попросту забывают. Функция assignподдерживается всеми стандартными последовательными контейнерами ( vector, string, dequeи list). Каждый раз, когда вам требуется полностью заменить содержимое контейнера, подумайте, нельзя ли добиться желаемой цели присваиванием. Если вы просто копируете один контейнер в другой контейнер того же типа, задача решается функцией operator=. Но, как показывает приведенный пример, существует также функция assign, которая позволяет заполнить контейнер новыми данными в тех случаях, когда operator=не подходит.

Во-вторых, эта задача показывает, почему интервальные функции лучше своих одноэлементных аналогов. Интервальной называется функция контейнера, которая, подобно алгоритмам STL, определяет интервал элементов для выполняемой операции при помощи двух параметров-итераторов. Без интервальной функции нам пришлось бы создавать специальный цикл:

vector v1,v2; // Предполагается, что v1 и v2 -

// векторы объектов Widget

vl.clear():

for (vector::const_iterator ci=v2.begin()+v2.size()/2;

ci != v2.end();

++ci)

v1.push_back(*c i):

В совете 43 подробно объясняется, почему использовать явные циклы не рекомендуется, но и без этого ясно, что написание этого фрагмента потребует больше усилий, чем простой вызов assign. Цикл также отрицательно влияет на быстродействие, но к этой теме мы вернемся позже.

Одно из возможных решений заключается в том, чтобы последовать совету 43 и воспользоваться алгоритмом:

vl.clear();

copy(v2.begin()+v2.size()/2.v2.end().back_inserter(v1));

Но и этот вариант требует больших усилий, чем простой вызов assign. Более того, хотя цикл не встречается в программе, он наверняка присутствует внутри вызова сору(см. совет 43). В результате потенциальное снижение быстродействия не исчезает (вскоре мы поговорим об этом). А сейчас я хочу ненадолго отвлечься от темы и заметить, что практически все случаи использования сору, когда приемный интервал задается итератором вставки ( inserter, back_inserterили front_inserter), могут — и должны — заменяться вызовами интервальных функций. Например, вызов сору заменяется интервальной версией insert:

vl.insert(vl.end(),v2.begin()+v2.size()/2.v2.end());

Команда получается ненамного короче, но она к тому же ясно указывает на суть происходящего: данные вставляются в v1. Вызов соруозначает примерно то же, но не столь очевидно. В данном случае важно не то, что элементы копируются, а то, что в v1добавляются новые данные. Функция insertпрямо говорит об этом, а сору лишь сбивает с толку. Нет ничего особенно интересного в том факте, что данные где-то копируются, — собственно, вся библиотека STL построена на принципе копирования. Копирование играет настолько важную роль в STL, что ему посвящен совет 3.

Многие программисты STL злоупотребляют функцией сору, поэтому только что данный совет стоит повторить: вызовы сору, в которых результирующий интервал задается итератором вставки, практически всегда следует заменять вызовами интервальных функций.

Вернемся к примеру с assign. Мы уже выяснили две причины, по которым интервальным функциям отдается предпочтение перед их одноэлементными аналогами.

•Написание кода с интервальными функциями обычно требует меньших усилий.

•Решения с интервальными функциями обычно выглядят более наглядно и логично.

Короче говоря, программы с интервальными функциями удобнее как писать, так и читать. О чем тут еще говорить?

Впрочем, некоторые склонны относить эти аргументы к стилю программирования, а вопросы стиля вызывают у программистов такую же жаркую полемику, как и тема выбора Лучшего В Мире Редактора (хотя о чем тут спорить? Всем известно, что это Emacs). Было бы неплохо иметь более универсальный критерий для сравнения интервальных функций с одноэлементными. Для стандартных последовательных контейнеров такой критерий существует: эффективность. При работе со стандартными последовательными контейнерами применение одноэлементных функций приводит к более частому выделению памяти, более частому копированию объектов и/или выполнению лишних операций по сравнению с реализацией, основанной на интервальных функциях.

Предположим, вы хотите скопировать массив intв начало vector(исходное размещение данных в массиве может объясняться тем, что данные были получены через унаследованный интерфейс с языком С. Проблемы, возникающие при объединении контейнеров STL с интерфейсом С, описаны в совете 16). Решение с интервальной функцией insert контейнера vector выглядит просто и бесхитростно:

int data[numValues];// Предполагается, что numValues

// определяется в другом месте

vector v:

v.insert(v.begin().data,data+numValues): // Вставить int из data

// в начало v

Вероятно, решение с циклическим вызовом insertвыглядит примерно так:

vector::iterator insertLoc(v.begin());

for(int i=0;i

insertLoc = v.insert(insertLoc.data[i]);

}

Обратите внимание на сохранение значения, возвращаемого при вызове insert ,до следующей итерации. Если бы значение insertLoc не обновлялось после каждой вставки, возникли бы две проблемы. Во-первых, все итерации цикла после первой повели бы себя непредсказуемым образом, поскольку в результате каждого вызова insert значение insertLoc становилось бы недействительным. Во-вторых, даже если бы значение insertLoc оставалось действительным, вставка всегда производилась бы в начале вектора (то есть в v.begin() ) ,и в результате содержимое массива было бы скопировано в обратном порядке.

Попробуем последовать совету 43 и заменим цикл вызовом сору:

copy(data.data+numValues.inserter(v.v.begin()));

После создания экземпляра шаблона решение с сорупрактически идентично решению с циклом, поэтому в своем анализе эффективности мы ограничимся вторым вариантом и будем помнить, что все сказанное в равной степени относится к решению с сору. В случае с циклом вам будет проще понять, чем обусловлены потери эффективности. Да, это именно «потери» во множественном числе, поскольку решение с одноэлементной версией insertсопряжено с тремя видами затрат, отсутствующими при использовании интервальной версии insert.