C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов - Яцек Галовиц

Дополнительная информация

Существует множество средств очистки для разных категорий ошибок, и все они еще разрабатываются. Мы можем и должны информировать других пользователей о том, как они могут улучшить свои тесты. На домашних страницах проектов GCC и LLVM в разделе документации перечислены доступные средства очистки:

□ https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Instrumentation-Options.html;

□ http://clang.llvm.org/docs/index.html (найдите в содержании раздел Sanitizers (Средства очистки)).

Каждый программист должен знать о тестировании с использованием средств очистки и всегда уметь его выполнять. К сожалению, в пугающе большом количестве компаний этого не происходит, несмотря даже на то, что код с ошибками — самая главная точка входа для вредоносного ПО и компьютерных вирусов.

Заняв должность разработчика в новой для вас компании, сразу убедитесь, что в вашей команде используются все доступные средства очистки. Если это не так, то у вас есть уникальный шанс исправить важные и незаметные ошибки в свой первый рабочий день!

Создаем собственный адаптер для итераторов-упаковщиков

Работа с разными языками программирования требует использования различных стилей программирования. Это неудивительно, поскольку каждый язык программирования был разработан для решения конкретных задач.

Существует особый стиль программирования — чистое функциональное программирование. Он значительно отличается от императивного, к которому привыкли программисты, работающие на С и С++. Несмотря на то, что этот стиль значительно отличается от других, во многих ситуациях он позволяет писать очень элегантный код.

Один из примеров проявления данной элегантности — реализация формул, например скалярного произведения. Если даны два математических вектора, то нахождение их скалярного произведения означает попарное умножение чисел на одинаковых позициях вектора, а затем суммирование этих умноженных значений. Скалярное произведение векторов (a,b,c)*(d,e,f) равно (a*e+b*e+c*f)[6]. Конечно, это можно сделать и с помощью языков C и C++. Код выглядел бы следующим образом:

std::vector<double> a {1.0, 2.0, 3.0};

std::vector<double> b {4.0, 5.0, 6.0};

double sum {0};

for (size_t i {0}; i < a.size(); ++i) {

  sum += a[i] * b[i];

}

// sum = 32.0

Как же выглядит аналогичный код в языках, которые считаются более элегантными?

Haskell — чистый функциональный язык, на этом языке вычислить скалярное произведение двух векторов можно с помощью следующей волшебной строки (рис. 3.8).

Python не является чистым функциональным языком, но в некоторой степени использует аналогичные шаблоны, что видно в следующем примере (рис. 3.9).

В библиотеке STL вы можете найти специальный алгоритм: std::inner_product, тоже решающий эту конкретную задачу в одну строку. Но идея заключается в том, что во многих языках программирования такой код можно писать динамически одной строкой, не подключая конкретные функции библиотек, которые решают именно эту задачу.

Не погружаясь в объяснения синтаксиса других языков, выделим важную деталь, которая является общей в обоих примерах, — магическую функцию zip. Что она делает? Принимает два вектора a и b и преобразует их в смешанный вектор. Например, при вызове этой функции векторы [a1, a2, a3] и [b1, b2, b3] будут выглядеть как [(a1,b1), (a2,b2), (a3,b3)]. Посмотрите на него внимательно; он работает почти так же, как и ускорители упаковки!

Важное значение имеет тот факт, что теперь вы можете проитерировать по одному объединенному промежутку, выполнив попарное умножение и сложив результаты в переменную-аккумулятор. Именно это и происходит в примерах кода на языках Haskell и Python, где не используются ни циклы, ни ненужные индексные переменные.

Код на языке C++ нельзя сделать таким же элегантным, как код на языке Haskell или Python, но в этом разделе мы поговорим о способах реализации подобных возможностей с помощью итераторов путем добавления итератора-упаковщика. Определить скалярное произведение двух векторов можно более элегантно, задействуя конкретные библиотеки, но данный вопрос не относится к теме нашей книги. Однако я пытаюсь показать, насколько библиотеки, основанные на итераторах, могут помочь при написании выразительного кода, предоставляя очень обобщенные модули.

Как это делается

В этом примере мы воссоздадим функцию zip, известную из языков Haskell и Python. Она будет работать только для векторов, содержащих значения типа double, чтобы не отвлекаться от механики итераторов.

1. Сначала включим некоторые заголовочные файлы:

#include <iostream>

#include <vector>

#include <numeric>

2. Далее определим класс zip_iterator. При переборе диапазонов данных zip_iterator мы будем получать на каждом этапе пару значений из двух контейнеров. Это значит, что мы итерируем по двум контейнерам одновременно:

class zip_iterator {

3. Итератор-упаковщик должен сохранять два итератора, по одному для каждого контейнера:

  using it_type = std::vector<double>::iterator;

  it_type it1;

  it_type it2;

4. Конструктор просто сохраняет итераторы обоих контейнеров, по которым нужно проитерировать:

public:

  zip_iterator(it_type iterator1, it_type iterator2)

    : it1{iterator1}, it2{iterator2}

  {}

5. Инкрементирование итератора-упаковщика означает инкрементирование обоих итераторов-членов:

  zip_iterator& operator++() {

    ++it1;

    ++it2;

    return *this;

  }

6. Два итератора-упаковщика считаются неравными, если оба их итератора-члена не равны своим коллегам из другого итератора-упаковщика. Обычно вы можете использовать логическое ИЛИ (||) вместо логического И (&&), но представьте, что диапазоны данных имеют неравную длину. В таких случаях нельзя соотнести оба конечных итератора одновременно. Таким образом, можно прервать выполнение цикла при достижении первого конечного итератора в одном из диапазонов данных:

  bool operator!=(const zip_iterator& o) const {

    return it1 != o.it1 && it2 != o.it2;

  }

7. Оператор сравнения равенства реализуется с помощью другого оператора, изменяя результат его работы на противоположный:

  bool operator==(const zip_iterator& o) const {

    return !operator!=(o);

  }

8. Разыменование итератора-упаковщика открывает доступ к обоим контейнерам в одной и той же позиции:

  std::pair<double, double> operator*() const {

    return {*it1, *it2};

  }

};

9. Мы рассмотрели код итератора. Нужно сделать итератор совместимым с алгоритмами STL, поэтому следует определить стереотипный код для типажа. По сути, он говорит, что данный итератор является обычным однонаправленным и при разыменовании возвращает пары значений типа double. Несмотря на то, что мы не использовали в текущем примере difference_type, для некоторых