C++. Сборник рецептов - Д. Стефенс

Имеется, по крайней мере, две причины использования в copyIf двух различных категорий итераторов. Во-первых, операции с каждым диапазоном несколько отличаются друг от друга, и так как мне никогда не потребуется возвращаться назад по входному диапазону или присваивать ему значения, все, что мне требуется, — это итератор ввода. Аналогично мне никогда не потребуется читать из выходного диапазона, так что все, что здесь требуется, — это итератор вывода. Имеются требования к каждому из итераторов, которые не применимы к другому итератору, так что нет никакого смысла использовать для обоих диапазонов, например, два двунаправленных итератора. Во-вторых, использование различных типов итераторов позволяет вызывающему коду читать из одного типа диапазона и записывать в другой. В примере 7.10 я читаю из vector и записываю в list.

vector<string> v(start, end);

list<string> lst;

copyIf(v.begin(), v.end(), back_inserter<list<string> >(lst),

 bind2nd(less<string>(), "cookie"));

Если попробовать сделать то же самое, использовав в алгоритме один и тот же тип итераторов, то он просто не скомпилируется.

В примере 7.10 я в качестве начала выходного диапазона передаю back_inserter, а не, скажем, итератор, возвращаемый lst.begin. Это делается потому, что lst не содержит элементов, и в этом алгоритме (как и в стандартном алгоритме копирования) целевой диапазон должен быть достаточно большим, чтобы вместить все элементы, которые будут в него скопированы. В противном случае увеличение итератора вывода в copyIf приведет к неопределенному поведению. back_inserter возвращает итератор вывода, который при его увеличении вызывает для контейнера метод push_back. В результате этого при каждом увеличении выходного итератора размер lst увеличивается на один. Более подробно шаблон класса back_inserter я описываю в рецепте 7.5.

При написании собственного алгоритма для работы с диапазонами (т.е. со стандартными контейнерами) вы должны работать с аргументами-итераторами, а не с аргументами-контейнерами. У вас может возникнуть желание объявить copyIf так, чтобы он принимал два контейнера, а не итератор исходного и результирующего диапазонов, но это менее обобщенное решение, чем диапазоны. Во-первых, если передавать аргументы-контейнеры, то станет невозможно работать с подмножеством элементов контейнера. Далее, в теле copyIf появится зависимость от методов контейнеров begin и end, которые дадут требуемый диапазон, и возвращаемый тип будет зависеть от типа контейнера, используемого в качестве выходного. Это означает, что использование в copyIf нестандартных диапазонов, таких как встроенные массивы или собственные контейнеры, работать не будет. Именно по этим и некоторым другим причинам все стандартные алгоритмы оперируют с диапазонами.

Наконец, если вы пишете свой алгоритм, дважды убедитесь, что стандартные алгоритмы вас не устраивают. На первый взгляд они могут казаться очень простыми алгоритмами, но их кажущаяся простота проистекает из их обобщенности, и в девяти случаях из десяти их можно расширить так, что они подойдут для новых задач. Иногда следует стремиться к повторному использованию стандартных алгоритмов, так как это дает гарантию переносимости и эффективности.

Рецепт 7.5.

7.11. Печать диапазона в поток

Имеется диапазон элементов, который требуется напечатать в поток, например, в cout с целью отладки.

Напишите шаблон функции, который принимает диапазон или контейнер, перебирает все его элементы и использует алгоритм сору и ostream_iterator для записи. Если требуется дополнительное форматирование, напишите свой простой алгоритм, который перебирает диапазон и печатает каждый элемент в поток. (См. пример 7.11)

Пример 7.11. Печать диапазона в поток

#include <iostream>

#include <string>

#include <algorithm>

#include <iterator>

#include <vector>

using namespace std;

int main() {

 // Итератор ввода - это противоположность итератору вывода: он

 // читает элементы из потока так. как будто это контейнер.

 cout << "Введите несколько строк: ";

 istream_iterator<string> start(cin);

 istream_iterator<string> end;

 vector<string> v(start, end);

 // Используем выходной поток как контейнер, используя

 // output_iterator. Он создает итератор вывода, для которого запись

 // в каждый элемент эквивалентна записи в поток.

 copy(v.begin(), v.end(), ostreamIterator<string>(cout, ", "));

}

Вывод примера 7.11 может выглядеть так.

Введите несколько строк: z x y a b с

^Z

z, x, y, a, b, с,

Потоковый итератор — это итератор, который основан на потоке, а не на диапазоне элементов контейнера, и позволяет рассматривать поток как итератор ввода (читать из разыменованного значения и увеличивать итератор) или итератор вывода (аналогично итератору ввода, но для записи в разыменованное значение вместо чтения из него). Это облегчает чтение значений (особенно строк) из потока, что делается в нескольких других примерах этой главы, и запись значений в поток, что делается в примере 7.11. Я знаю, что этот рецепт посвящен записи диапазона в поток, но позвольте мне немного отойти от этой задачи и, поскольку я использую потоковые итераторы во многих примерах этой главы, объяснить, что это такое.

В примере 7.11 показаны три ключевые части istream_iterator. Первая часть — это создание istream_iterator, указывающего на начало потокового ввода. Это делается вот так.

istream_iterator<string> start(cin);

В результате создается итератор с именем start, который указывает на первый элемент входной последовательности, точно так же, как vec.begin (vec — это vector) возвращает итератор, который указывает на первый элемент в векторе. Аргумент шаблона string говорит istream_iterator, что элементы в этой последовательности имеют тип string. Аргумент конструктора cin — это входной поток, из которого производится чтение. Однако это абстракция, так как первого элемента не существует, поскольку из cin еще ничего прочитано не было. Это произойдет несколько позже.

Вторая часть итератора входного потока — это маркер конца, который создается вот так.

istream_iterator<string> end;

Стандартные контейнеры используют специальное значение «один после конца», указывающее на точку, где должно остановиться использование алгоритма. Так как итератор входного потока не имеет в памяти последнего элемента, он для создания логической конечной точки, представляющей точку остановки использования алгоритма, использует конструктор без аргументов.

Последней частью методики использования istream_iterator является его использование для извлечения значений. Удобным способом вытащить в контейнер все значения, введенные в поток, является использование конструктора диапазона контейнера. Например, если создать vector с двумя итераторами, то его конструктор скопирует в контейнер все элементы диапазона, определяемого итераторами. Если передать только что созданные итераторы start и end, то это будет выглядеть так.

vector<string> v(start, end);

Именно здесь происходит чтение значений из потока. При создании v он начинает со start и перебирает все значения, пока не достигнет end. Каждый раз, когда v читает из *start, происходит нечто эквивалентное такому вызову cin.

cin >> v[i]; // v - это vector<string>

Другими словами, следующее значение, извлекаемое из cin, преобразуется в string и вставляется в vector.

При использовании cin как входного потока маркер конца файла, который отмечает конец потока, определяется используемой платформой. В Windows для завершения входного потока требуется нажать на Enter, Ctrl-Z, Enter. Чтобы увидеть, что требуется сделать на вашей платформе, проведите эксперименты, но велика вероятность, что будут использоваться эти же клавиши.

Итераторы выходных потоков ведут себя аналогично итераторам потоков ввода. В примере 7.11 я копирую значения из своего vector в cout, создав для этого ostream_iterator, который указывает на cout, следующим образом.

copy(v.begin(), v.end(), ostream_iterator<string>(cout, ", "));

Аргумент шаблона ostream_iterator говорит, что записываемые элементы будут иметь тип string. Первый аргумент конструктора ostream_iterator — это поток, в который будет производиться запись (и который может быть любым потоком вывода, включая ofstream и ostringstream), а второй это используемый разделитель. Это дает удобный способ выводить диапазон значений на стандартный вывод, что я часто делаю при отладке.