Скотт Мейерс - Эффективное использование STL
Однако многие программисты работают на платформах STL, на которых СОАР не запрещены. Более того, многие программисты по-прежнему подвержены иллюзии и видят в СОАР простое, прямолинейное, эффективное средство для борьбы с утечкой ресурсов, часто присущей контейнерам указателей (советы 7 и 33). В результате возникает искушение воспользоваться СОАР, даже если их невозможно создать.
Вскоре я объясню, почему СОАР произвели такой переполох, что Комитет по стандартизации предпринял специальные шаги по их запрещению. А пока начнем с первого недостатка, для понимания которого не нужно разбираться в auto_ptr и вообще в контейнерах: СОАР не переносимы. Да и как может быть иначе? Они запрещены стандартом С++, и наиболее передовые платформы STL уже выполняют это требование. Вероятно, со временем платформы STL, которые сейчас не соответствуют Стандарту, выполнят его требования. Когда это произойдет, программы, использующие СОАР, станут еще менее переносимыми, чем сейчас. Тот, кто заботится о переносимости своих программ, отвергнет СОАР хотя бы по этой причине.
Впрочем, не исключено, что переносимость вас не волнует. Если это так, позвольте напомнить об уникальном (а по мнению некоторых — нелепом) смысле операции копирования auto_ptr.
При копировании auto_ptr право владения объектом, на который ссылается указатель, переходит к копии, а исходному указателю присваивается NULL. Да, вы не ошиблись: копирование указателя auto_ptr приводит к его модификации.
auto_ptr<Widget> pw1(new Widget); //pw1 ссылается на Widget
auto_ptr<Widget> pw2(pw1); //pw2 ссылается на объект Widget,
//принадлежащий pw1; pw1 присваивается
//NULL (таким образом, объект Widget
//передается от pw1 к pw2)
pwl = pw2; //pw1 снова ссылается на Widget:
//pw2 присваивается NULL
Конечно, такое поведение необычно и даже по-своему интересно, но для пользователя STL в первую очередь важно то, что оно приводит к крайне неожиданным последствиям. Рассмотрим внешне безобидный фрагмент, который создает вектор auto_ptr<Widget> и сортирует его функцией, сравнивающей значения Widget:
bool WidgetAPCompare(const auto_ptr<Widget>& Ihs.
const auto_ptr<Widget>& rhs)
{
return *lhs < *rhs;// Предполагается, что для объектов Widget
// существует оператор <
}
vector<auto_ptr<Widget> > widgets; // Создать вектор и заполнить его
// указателями auto_ptr на Widget. // Помните, что этот фрагмент // не должен компилироваться!
sort(widgets.begin(),widgets.end(), // Отсортировать вектор
widgetAPCompare);
Пока все выглядит вполне разумно, да и с концептуальной точки зрения все действительно разумно — но результат разумным никак не назовешь. Например, в процессе сортировки некоторым указателям auto_ptr, хранящимся в Widget, может быть присвоено значение NULL. Сортировка вектора приводит к изменению его содержимого! Давайте разберемся, как это происходит.
Оказывается, реализация sort часто строится на некой разновидности алгоритма быстрой сортировки. Работа этого алгоритма строится на том, что некоторый элемент контейнера выбирается в качестве «опорного», после чего производится рекурсивная сортировка по значениям, большим и меньшим либо равным значению опорного элемента. Реализация такого алгоритма в sort может выглядеть примерно так:
template<class RandomAccessIterator, // Объявление sort скопировано
class Compare>// прямо из Стандарта
void sort(RandomAccessIterator first,
RandomAccessIterator last,
Compare comp)
{
// typedef описывается ниже
typedef typename iterator_traits<RandomAccessIterator>::value_type
ElementType;
RandomAccessIterator i;
...// Присвоить i указатель на опорный элемент
ElementType pivotValue(*i); // Скопировать опорный элемент в локальную
...// временную переменную; см. далее комментарий.
// Остальная сортировка
}
Если вы не привыкли читать исходные тексты STL, этот фрагмент выглядит жутковато, но в действительности в нем нет ничего страшного. Нетривиально здесь выглядит только запись iterator_traits<RandomAccessIterator>:: value_type, но это всего лишь принятое в STL обозначение типа объекта, на который указывают итераторы, переданные sort. Перед ссылкой iterator_traits<RandomAccessIterator>:: value_type должен стоять префикс typename, поскольку это имя типа, зависящее от параметра шаблона (в данном случае RandomAccessIterator), — дополнительная информация приведена на с. 20.
Проблемы возникают из-за следующей команды, которая копирует элемент из сортируемого интервала в локальный временный объект:
ElementType pivotValue(*i);
В данном случае элементом является auto_ptr<Widget>, поэтому в результате скопированному указателю auto_ptr (тому, который хранится в векторе) присваивается NULL. Более того, когда pivotValue выходит из области видимости, происходит автоматическое удаление объекта Widget, на который pivotValue ссылается. Итак, после вызова sort содержимое вектора изменяется и по меньшей мере один объект Widget удаляется. Вследствие рекурсивности алгоритма быстрой сортировки существует вероятность того, что сразу нескольким элементам вектора будет присвоено значение NULL и сразу несколько объектов Widget будут удалены, поскольку опорный элемент копируется на каждом уровне рекурсии. . ^ Подобные ловушки весьма зловредны, и Комитет по стандартизации постарался, чтобы вы заведомо не попадались в них. Уважайте их труд и никогда не создавайте контейнеры auto_ptr, даже если ваша платформа STL это позволяет.
Впрочем, это вовсе не исключает возможности создания контейнеров умных указателей. Контейнеры умных указателей вполне допустимы. В совете 50 описано, где найти умные указатели, хорошо работающие в контейнерах STL, просто auto_ptr не относится к их числу.
Совет 9. Тщательно выбирайте операцию удаления
Допустим, у нас имеется стандартный контейнер STL с, содержащий числа типа int:
контейнер<int> с;
и вы хотите удалить из него все объекты со значением 1963. Как ни странно, способ решения этой задачи зависит от контейнера; универсального решения не существует.
Для блоковых контейнеров (vector, deque или string — см. совет 1) оптимальный вариант построен на использовании идиомы erase-remove (совет 32):
c.erase(remove(c.begin().c.end(),1963). // Идиома erase-remove хорошо
c.end());// подходит для удаления элементов
// с заданным значением
// из контейнеров vector, string
//и deque
Приведенное решение работает и для контейнеров list, но как будет показано в совете 44, функция remove контейнера list работает эффективнее:
с.remove(1963); // Функция remove хорошо подходит для удаления
// элементов с заданным значением из списка
Стандартные ассоциативные контейнеры (такие как set, multiset, map и multimap) не имеют функции remove с именем remove, а использование алгоритма remove может привести к стиранию элементов контейнера (совет 32) и возможной порче его содержимого. За подробностями обращайтесь к совету 22, где также объясняется, почему вызовы remove для контейнеров map/multimap не компилируются никогда, а для контейнеров set/multiset — компилируются в отдельных случаях.
Для ассоциативных контейнеров правильным решением будет вызов erase:
c.erase(1963);// Функция erase обеспечивает оптимальное
// удаление элементов с заданным значением
// из стандартных ассоциативных контейнеров
Функция erase не только справляется с задачей, но и эффективно решает ее с логарифмической сложностью (вызовы remove в последовательных контейнерах обрабатываются с линейной сложностью). Более того, в ассоциативных контейнерах функция erase обладает дополнительным преимуществом — она основана на проверке эквивалентности вместо равенства (это важное различие рассматривается в совете 19).
Слегка изменим проблему. Вместо того чтобы удалять из с все объекты с заданным значением, давайте удалим все объекты, для которых следующий предикат (совет 39) возвращает true:
bool badValue(int х):// Возвращает true для удаляемых объектов
В последовательных контейнерах (vector, string, deque и list) достаточно заменить remove на remove_if:
c.erase(remove_if(c.begin(),c.end(),badValue), // Лучший способ уничтожения
c.end());// объектов, для которых badValue
// возвращает true, в контейнерах
// vector, string и deque
с.remove_if(badValue);// Оптимальный способ уничтожения
// объектов, для которых badValue
// возвращает true, в контейнере
// list
Со стандартными ассоциативными контейнерами дело обстоит посложнее. Существуют два решения: одно проще программируется, другое эффективнее работает. В первом решении нужные значения копируются в новый контейнер функцией remove_copy, после чего содержимое двух контейнеров меняется местами:
АссоцКонтейнер<int> с;//с - один из стандартных
// ассоциативных контейнеров
АссоцКонтейнер<int> goodValues: // Временный контейнер для хранения
