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Effective_STL 學習筆記(四十三) 盡量用算法調用代替手寫循環

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每一個算法接受至少一對用來指示將被操作對象區間的叠代器,比如,min_element 可以找出此區間中的最小的值,而 accumulate 則對區間內的元素作某種形式的整體求和運算,partition 將區間內的元素分割為滿足和不滿足某某判決條件的兩個部分。算法執行時,他們進行檢查指示給它的區間中的每一個元素,並且按照所期望的方式進行: 從區間中的起點循環到結束點。有一些算法,比如 find 和 find_if,可能在遍歷完成前就返回了,但是即使是這些算法,內部都包含一個循環。

算法內部是一個循環,STL 的廣泛涉及面意味著,很多要用循環實現的任務,可以改用算法實現。

1   class
Widget 2   { 3   public: 4     void redraw() const; 5     . . . 6   }

使用循環

1   list<Widget> lw;
2   . . .
3   for(list<Widget>::iterator i = lw.begin(); i != lw.end(); i++)
4     i->redraw();

使用 for_each 算法

1   for_each( lw.begin(), lw.end(), mem_fun_ref(&Widget::redraw) );

有三個理由:

  效率: 算法通常比程序員產生的循環更高效

  正確性: 寫循環時比調用算法更容易產生錯誤

  可維護性: 算法通常使代碼比相應的顯示循環更幹凈、更直觀

效率:算法往往比循環減少了大量的函數調用次數(上例中,多次調用 lw.begin()),STL實現者知道 begin 和 end 用的很頻繁,多以盡可能把他們實現得最高效,幾乎肯定的是 inline 它們。實現者可以利用知道的容器具體實現優勢,用庫的使用者無法采用方式來優化遍歷。所有STL算法使用的計算機科學都比一般的 C++ 程序員能拿的出的算法更復雜。幾乎不可能被打敗的 sort 及同組算法(比如,stable_sort(), nth_element()等);適用於有序區間的搜索算法(比如,binary_search, lower-bound等);就算很平凡的任務,比如從連續內存容器中除去一些對象,使用 erase-remove 慣用法都比絕大多數程序員寫得更高效.

正確性:寫循環時,比麻煩的事在於確保所有使用的叠代器(a)有效,並且(b)指向所期望的地方,假設有一個數組,想獲得每一個元素,把它加上41,然後將結果插入一個 deque 的前端

1   size_t fillArray( double* pArray, size_t arraySize );//函數向數組寫入數據,返回寫入double個數
2   double data[maxNumDoubles];  
3   deque<double> d;
4   . . .
5   size_t numDoubles = fillArray( data, maxNumDoubles );
6   for(size_t i = 0; i < numDoubles; i++)
7     d.insert( d.begin(), data[i] + 41 );  // 每個數據在 d 的前端插入 data[i] + 41        
8                               // 這段代碼有一個bug!

這可以執行,但是插入元素與在 data 中對應的元素是反序的

不想反序可能想這樣修改:

1   deque<double>::iterator insertlocation = d.begin();  // 記下d的起始叠代器
2   for( size_t; i < numDoubles; i++ )
3     d.insert( insertLocation++, data[i] + 41 );// 插入data[i]+41,然後insertLocation遞增
4                                // 這段代碼也有 bug

這樣使得每次調用 deque::insert 後,都導致所有指向 deque 內部的叠代器失效

改為:

1     deque<double>::iterator insertlocation = d.begin();
2     for( size_t i = 0; i < numDoubles; i++ )
3     {
4         insertLocation = d.insert( insertLocation, data[i] + 41 );
5       ++insertLocation;
6     }

調用算法 transform:

1   transform(data, data+numDoubles, inserter(d, d.begin()), bind2nd(plus<double>(), 41));

把叠代器扔給算法,讓他們考慮操縱叠代器時的各種詭異

  

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