C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов - Яцек Галовиц

было показано в предыдущем разделе. При переборе он генерирует обычные увеличивающиеся целые числа. Диапазон данных num_range выступает в роли удобного донора начального и конечного итераторов:

class num_iterator

{

  int i;

public:

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

  int operator*() const { return i; }

  num_iterator& operator++() {

    ++i;

    return *this;

  }

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

    return i != other.i;

  }

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

    return !(*this != other);

  }

};

class num_range {

  int a;

  int b;

public:

  num_range(int from, int to)

      : a{from}, b{to}

  {}

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

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

};

3. Чтобы избавиться от префикса пространства имен std:: и поддерживать код читабельным, объявим об использовании пространства имен std:

using namespace std;

4. Теперь просто создадим диапазон данных, содержащий числа от 100 до 109. Обратите внимание: конечный итератор стоит в позиции 110. Это значит, что 110 — первое число, которое находится за пределами диапазона (именно поэтому он начинается со значения 100 и заканчивается значением 109):

int main()

{

  num_range r {100, 110};

5. Теперь воспользуемся им для std::minmax_element. Алгоритм возвращает объект типа std::pair с двумя членами: итератором, указывающим на минимальное значение, и другим итератором, указывающим на максимальное значение. В нашем примере этими значениями будут 100 и 109, поскольку именно с их помощью мы создавали диапазон данных:

  auto [min_it, max_it] (minmax_element(begin(r), end(r)));

  cout << *min_it << " - " << *max_it << 'n';

}

6. Компиляция этого кода приведет к следующему сообщению об ошибке (рис. 3.3). Вы увидите ошибку, связанную с std::iterator_traits. Подробнее об этом вы узнаете позже. Может случиться так, что вы увидите другую ошибку, если применяете другие компиляторы и/или реализацию библиотеки STL; а возможно даже, что ошибок не будет. Сообщение об ошибке, показанное на рис. 3.3, появляется при использовании компилятора clang version 5.0.0 (trunk 299766).

7. Для исправления ситуации активизируем возможности типажей итераторов для нашего класса итератора. Сразу после определения num_iterator укажем следующую спецификацию шаблона структуры для типа std::iterator_traits. Она сообщает STL, что наш итератор num_iterator является однонаправленным и итерирует по целочисленным значениям:

namespace std {

  template <>

  struct iterator_traits<num_iterator> {

    using iterator_category = std::forward_iterator_tag;

    using value_type = int;

  };

}

8. Скомпилируем код снова; мы видим, что он работает! Результат работы функций min/max выглядит следующим образом:

100 — 109

Как это работает

Одним алгоритмам STL нужно знать характеристики типа итератора, применяемого вместе с ними, другим — тип элементов, среди которых выполняется перебор. От этого зависят варианты реализации алгоритмов.

Однако все алгоритмы STL будут получать эту информацию о типе с помощью std::iterator_traits<my_iterator>, предполагая, что итератор имеет тип my_iterator. Этот класс типажа содержит до пяти разных определений членов.

□ difference_type — значение какого типа мы получим в результате выполнения конструкции it1 — it2?

□ value_type — какой тип имеет элемент, к которому мы получаем доступ с помощью *it (обратите внимание: для чистых итераторов вывода этот тип будет void)?

□ pointer — к какому типу должен относиться указатель, чтобы иметь возможность указывать на элемент?

□ reference — какой тип должна иметь ссылка, чтобы она могла работать как полагается?

□ iterator_category: к какой категории принадлежит итератор?

Определения типов pointer, reference и difference_type не нужны для нашего итератора num_iterator, поскольку он не итерирует по реальным значениям памяти (мы просто возвращаем значения int, но они не доступны на постоянной основе, как это было бы в случае использования массива). Поэтому лучше не определять их, поскольку если алгоритм зависит от доступности элементов диапазона в памяти, то при работе с нашим итератором он может генерировать ошибки.

Дополнительная информация

До появления C++17 поощрялось наследование итераторами типа std::iterator<...>, что автоматически заполняет наш класс всеми описаниями типов. Этот механизм все еще работает, но, начиная с С++17, больше не рекомендуется. 

Используем оболочки итераторов для заполнения обобщенных структур данных

Часто требуется заполнить некий контейнер большим количеством данных, но источник данных и контейнер не имеют общего интерфейса. В таких ситуациях нужно создать собственные алгоритмы, которые помогают разместить данные из источника в приемник. Обычно это отвлекает от реальной работы по решению конкретной проблемы.

Задачу по перемещению данных между концептуально разными структурами можно решить с помощью одной строки кода благодаря абстракциям, предоставляемым адаптерами итераторов из библиотеки STL. В этом разделе мы рассмотрим некоторые из них, чтобы вы могли получить представление о том, насколько они полезны.

Как это делается

В этом примере мы используем оболочки для итераторов, просто чтобы продемонстрировать их наличие и способы, которые могут помочь в решении часто встречающихся задач.

1. Сначала включим необходимые заголовочные файлы.

#include <iostream>

#include <string>

#include <iterator>

#include <sstream>

#include <deque>

2. Объявим об использовании пространства имен std, чтобы сэкономить время.

using namespace std;

3. Начнем с итератора std::istream_iterator. Мы специализируем его для типа int. Таким образом, он станет преобразовывать данные из стандартного потока ввода в целые числа. Например, при итерировании по нему он будет выглядеть так, будто имеет тип std::vector<int>. Конечный итератор имеет тот же тип, но не принимает аргументы конструктора.

int main()

{

  istream_iterator<int> it_cin {cin};

  istream_iterator<int> end_cin;

4. Далее создадим экземпляр типа std::deque<int> и просто скопируем туда все целые числа из стандартного потока ввода. Двусторонняя очередь сама по себе не является итератором, поэтому обернем ее в std::back_insert_iterator с помощью вспомогательной функции std::back_inserter. Эта особая оболочка для итератора позволит выполнить метод v.push_back(item) для каждого из элементов, получаемых из стандартного ввода.