Скотт Мейерс - Эффективное использование STL

class Widget{...};

template// В совете 10 объясняется, почему

Specia1Anocator{...}; // необходимо использовать шаблон

typedef vector.Specia1AnocatorWidgetContainer;

typedef WidgetContainer::iterator WCIterator;

WidgetContainer vw;// Работает

Widget bestWidget;

WCIteratori=find(vw.begin().vw.end().bestWidget); // Работает

Даже если вас не интересуют аспекты typedef, связанные с инкапсуляцией, вы наверняка оцените экономию времени. Предположим, у вас имеется объект типа

map

vector::iterator,

CIStringCompare>// ClStringCompare - сравнение строк

// без учета регистра: см. совет 19

и вы хотите перебрать элементы множества при помощи const_iterator. Захочется ли вам вводить строку

map::iterator,CIStringCompare>::const_iterator

больше одного раза? После непродолжительной работы в STL вы поймете, что typedef— ваш друг.

Typedefвсего лишь определяет синоним для другого типа, поэтому инкапсуляция производится исключительно на лексическом уровне. Она не помешает клиенту сделать то, что он мог сделать ранее (и не позволит сделать то, что было ранее недоступно). Если вы захотите ограничить зависимость клиента от выбранного типа контейнера, вам понадобятся более серьезные средства — классы.

Чтобы ограничить объем кода, требующего модификации при замене типа контейнера, скройте контейнер в классе и ограничьте объем информации, доступной через интерфейс класса. Например, если вам потребуется создать список клиентов, не используйте класс listнапрямую, определите класс CustomerListи инкапсулируйте listв его закрытой части:

class CustomerList {

private:

typedef list CustomerContainer;

typedef CustomerContainer::iterator CCIterator;

CustomerContainer customers:

public: // Объем информации, доступной

// через этот интерфейс, ограничивается

};

На первый взгляд происходящее выглядит глупо. Ведь список клиентов — это список, не правда ли? Вполне возможно. Но в будущем может оказаться, что возможность вставки-удаления в середине списка используется не так часто, как

предполагалось вначале, зато нужно быстро выделить 20% клиентов с максимальным объемом сделок — эта задача просто создана для алгоритма nthelement(совет 31). Однако nthelementтребует итератора произвольного доступа и не будет работать с контейнером list. В этой ситуации «список» лучше реализовать на базе vectorили deque.

Рассматривая подобные изменения, необходимо проанализировать все функции класса CustomerList, а также всех «друзей» ( friend) и посмотреть, как на них отразится это изменение (в отношении быстродействия, недействительности итераторов/указателей/ссылок и т. д.), но при грамотной инкапсуляции деталей реализации CustomerListэто изменение практически не повлияет на клиентов CustomerList.

В контейнерах хранятся объекты, но не те, которые вы им передаете. Более того, при получении объекта из контейнера вам предоставляется не тот объект, который находился в контейнере. При включении объекта (вызовом insert, push_backи т. д.) в контейнер заносится копия указанного объекта. При получении объекта из контейнера (например, вызовом frontили back) вы также получаете копию. Копирование на входе, копирование на выходе — таковы правила STL.

Но и после того, как объект окажется в контейнере, он может участвовать в операциях копирования. В результате вставки или удаления элементов в vector, stringи dequeсуществующие элементы контейнера обычно перемещаются (копируются) в памяти (советы 5 и 14). Алгоритмы сортировки (совет 31), next_permutationи previous_permutation; remove, uniqueи их родичи (совет 32); rotateи reverse— все эти операции приводят к копированию объектов. Да, копирование объектов действительно занимает очень важное место в STL.

Возможно, вам будет интересно узнать, как же производится копирование. Очень просто — объект копируется вызовом соответствующих функций этого объекта, а точнее копирующего конструктора и копирующего оператора присваивания. В пользовательских классах эти функции обычно объявляются следующим образом:

class Widget{ public:

Widget(const Widget&):// Копирующий конструктор

Widget& operator=(const Widget&);// Копирующий оператор присваивания

}: "'

Как обычно, если вы не объявите эти функции самостоятельно, компилятор сделает это за вас. Встроенные типы ( int, указатели и т. д.) копируются простым копированием их двоичного представления. Копирующие конструкторы и операторы присваивания описаны в любом учебнике по С++. В частности, эти функции рассмотрены в советах 11 и 27 книги «Effective С++».

Теперь вам должен быть ясен смысл этого совета. Если контейнер содержит объекты, копирование которых сопряжено с большими затратами, простейшее занесение объектов в контейнер может заметно повлиять на скорость работы программы. Чем больше объектов перемещается в контейнере, тем больше памяти и тактов процессора расходуется на копирование. Более того, у некоторых объектов само понятие «копирование» имеет нетрадиционный смысл, и при занесении таких объектов в контейнер неизменно возникают проблемы (пример приведен в совете 8).

В ситуациях с наследованием копирование становится причиной отсечения. Иначе говоря, если создать контейнер объектов базового класса и попытаться вставить в него объекты производного класса, «производность» этих объектов утрачивается при копировании объектов (копирующим конструктором базового класса) в контейнер:

vector vw;

class Special Widget:// SpecialWidget наследует от класса

public Widget{...};// Widget (см. ранее)

SpecialWidget sw;// sw копируется в vw как объект базового класса

vw.push_back(sw);// Специализация объекта теряется (отсекается)

Проблема отсечения предполагает, что вставка объекта производного класса в контейнер объектов базового класса обычно приводит к ошибке. А если вы хотите, чтобы полученный объект обладал поведением объекта производного класса (например, вызывал виртуальные функции объектов производного класса), вставка всегда приводит к ошибке. За дополнительной информацией обращайтесь к «Effective С++», совет 22. Другой пример проявления этой проблемы в STL описан в совете 38.

Существует простое решение, обеспечивающее эффективное, корректное и свободное от проблемы отсечения копирование — вместо объектов в контейнере хранятся указатели. Иначе говоря, вместо контейнера для хранения Widgetсоздается контейнер для Widget*. Указатели быстро копируются, результат точно совпадает с ожидаемым (поскольку копируется базовое двоичное представление), а при копировании указателя ничего не отсекается. К сожалению, у контейнеров указателей имеются свои проблемы, обусловленные спецификой STL. Они рассматриваются в советах 7 и 33. Пытаясь справиться с этими проблемами и при этом не нажить хлопот с эффективностью, корректностью и отсечением, вы, вероятно, обнаружите симпатичную альтернативу — умные указатели. За дополнительной информацией обращайтесь к совету 7.