C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов - Яцек Галовиц

при переборе. Он не дополняется структурой-контейнером. Числа генерируются непосредственно при переборе.

Как это делается

В этом примере мы реализуем собственный класс итератора, а затем проитерируем по нему.

1. Сначала включим заголовочный файл, который позволит выводить данные на консоль:

#include <iostream>

2. Наш класс итератора будет называться num_iterator:

class num_iterator {

3. Его единственным членом выступит целое число, которое послужит для счета. Оно будет инициализироваться в конструкторе. Создание явных конструкторов — хороший стиль программирования, поскольку это позволяет избежать случайных неявных преобразований. Обратите внимание: мы предоставляем значение по умолчанию для переменной position, что делает возможным создание экземпляров класса num_iterator с помощью конструктора по умолчанию. Хотя в данном примере мы не будем использовать такой конструктор, эта возможность очень важна, поскольку некоторые алгоритмы STL зависят от того, можно ли создать экземпляры итераторов, применяя конструкторы по умолчанию:

  int i;

public:

  explicit num_iterator(int position = 0) : i{position} {}

4. При разыменовании наш итератор (*it) генерирует целое число:

  int operator*() const { return i; }

5. Инкрементирование итератора (++it) просто увеличит значение его внутреннего счетчика i:

  num_iterator& operator++() {

    ++i;

    return *this;

  }

6. Цикл for будет сравнивать итератор с конечным итератором. Если они не равны, то продолжим перебор:

  bool operator!=(const num_iterator &other) const {

    return i != other.i;

  }

};

7. Это был класс итератора. Нам все еще нужен промежуточный объект для записи for (int i:intermediate(a, b)) {...}, который содержит начальный и конечный итераторы и будет перепрограммирован так, чтобы итерировал от a до b. Мы назовем его num_range:

class num_range {

8. Он содержит два члена, представляющие собой целые числа. Они обозначают число, с которого начнется перебор, а также число, стоящее непосредственно за последним числом. Это значит, что если мы хотим проитерировать по числам от 0 до 9, то a будет иметь значение 0, а b — 10:

  int a;

  int b;

public:

  num_range(int from, int to)

      : a{from}, b{to}

{}

9. Нужно реализовать всего две функции-члена: begin и end. Обе эти функции возвращают итераторы, которые указывают на начало и конец численного диапазона:

  num_iterator begin() const { return num_iterator{a}; }

  num_iterator end() const { return num_iterator{b}; }

};

10. На этом все. Можно использовать полученный объект. Напишем функцию main, в которой просто проитерируем по диапазону значений от 100 до 109 и выведем эти значения:

int main()

{

  for (int i : num_range{100, 110}) {

    std::cout << i << ", ";

  }

  std::cout << 'n';

}

11. Компиляция и запуск программы дадут следующий результат:

100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109,

Как это работает 

Представьте, что мы написали следующий код:

for (auto x:range) { code_block; }

Компилятор развернет его в такую конструкцию:

{

  auto _begin = std::begin(range);

  auto _end = std::end(range);

  for (; _begin !=  end; ++_begin) {

    auto x = *_begin;

    code_block

  }

}

При взгляде на этот код становится очевидно, что для создания итератора необходимо реализовать всего три оператора:

□ operator!= — определение равенства;

□ operator++ — префиксный инкремент;

□ operator* — разыменование.

Требования к диапазону данных заключаются в том, что он должен иметь методы begin и end, которые будут возвращать два итератора для обозначения начала и конца диапазона.

 

 В данной книге мы будем использовать преимущественно std::begin(x) вместо x.begin(). Это хороший вариант, поскольку функция std::begin(x) автоматически вызывает метод x.begin(), при условии, что он доступен. Если x представляет собой массив, не имеющий метода begin(), то функция std::begin(x) автоматически определит, как с этим справиться. То же верно и для std::end(x). Пользовательские типы, не имеющие методов begin()/end(), не смогут работать с методами std::begin/std::end.

В рамках этого примера мы разместили простой алгоритм счета в интерфейсе однонаправленного итератора. Реализация итератора и диапазона данных зачастую включает в себя написание минимального объема стереотипного кода, что, с одной стороны, может слегка раздражать. С другой стороны, взглянув на цикл, который использует num_range, мы понимаем, что это здорово, поскольку цикл выглядит очень просто!

 

 Пролистайте книгу назад и еще раз взгляните на то, какие методы итератора и диапазон классов являются константными. Если не сделать их таковыми, то компилятор во многих ситуациях может отклонить ваш код, поскольку перебор константных объектов происходит довольно часто.

Обеспечиваем совместимость собственных итераторов с категориями итераторов STL

Какую бы структуру данных вы ни создали, для эффективного объединения ее с библиотекой STL нужно добавить интерфейсы для итераторов. В последнем разделе мы научились делать это, но затем быстро поняли, что некоторые алгоритмы STL плохо компилируются с нашими итераторами. Почему так происходит?

Проблема заключается в том, что многие алгоритмы STL пытаются больше узнать об итераторах, с которыми должны работать. Разные категории итераторов имеют разные возможности, и поэтому существует несколько вариантов реализации одного алгоритма. Например, обычные числа из одного вектора в другой можно скопировать с помощью быстрого вызова memcpy. Если мы копируем данные из списка или в него, то такой вызов сделать нельзя и элементы нужно копировать по одному. Авторы алгоритмов STL хорошо продумали подобную автоматическую оптимизацию. Чтобы помочь им, мы укажем некоторую информацию о наших итераторах. В этом разделе показано, как достичь той же цели.

Как это делается

В этом примере мы реализуем примитивный итератор, считающий числа, и используем его вместе с алгоритмом STL, с которым он изначально не будет компилироваться. Затем сделаем все, чтобы итератор стал совместим с STL.

1. Сначала, как обычно, включим некоторые заголовочные файлы:

#include <iostream>

#include <algorithm>

2. Далее реализуем примитивный итератор для подсчета чисел, как