Совет 20. Определите тип сравнения для ассоциативного контейнера, содержащего указатели
Предположим, у нас имеется контейнер set, содержащий указатели string*, и мы пытаемся включить в него несколько новых элементов:
set<string*> ssp; // ssp = "set of string ptrs"
ssp.insert(new string("Anteater"));
ssp.insert(new string("Wombat"));
ssp.insert(new string("Lemur"));
ssp.insert(new string("Penguin"));
Следующий фрагмент выводит содержимое set. Предполагается, что строки будут выведены в алфавитном порядке — ведь содержимое контейнеров set автоматически сортируется!
for (set<string*>::const_iterator i = ssp.begin(); // Предполагаемый
i!=ssp.end(); // порядок вывода:
++i) // "Anteater", "Lemur"
cout << *i << endl; // "Penguin", "Wombat"
Однако на практике ничего похожего не происходит. Вместо строк выводятся четыре шестнадцатеричных числа — значения указателей. Поскольку в контейнере set хранятся указатели, *i является не строкой, а указателем на строку. Пусть этот урок напоминает, чтобы вы следовали рекомендациям совета 43 и избегали написания собственных циклов. Использование алгоритма copy:
copy(ssp.begin(), ssp.end(), // Скопировать строки.
ostream_iterator<string>(cout,"n")); //содержащиеся в ssp, в cout
//(не компилируется!)
не только делает программу более компактной, но и помогает быстрее обнаружить ошибку, поскольку вызов copy не компилируется. Итератор ostream_iterator должен знать тип выводимого объекта, поэтому когда компилятор обнаруживает расхождение между заданным в параметре шаблона типом string и типом объекта, хранящегося в ssp(string*), он выдает ошибку. Еще один довод в пользу сильной типизации…
Если заменить *i в цикле на **i, возможно, вы получите нужный результат — но скорее всего, этого не произойдет. Да, строки будут выведены, но вероятность их следования в алфавитном порядке равна всего 1/24. Контейнер ssp хранит свои элементы в отсортированном виде, однако он содержит указатели, поэтому сортироваться будут значения указателей, а не строки. Существует 24 возможных перестановки для четырех указателей, то есть 24 разных последовательности, из которых лишь одна отсортирована в алфавитном порядке[2].
Подходя к решению этой проблемы, нелишне вспомнить, что объявление
set<string*> ssp;
представляет собой сокращенную запись для объявления
set<string*, less<string*> > ssp;
Строго говоря, это сокращенная запись для объявления
set<string*, less<string*>, allocator<string*> > ssp;
но в контексте данного совета распределители памяти несущественны.
Если вы хотите сохранить указатели string* в контейнере set так, чтобы их порядок определялся значениями строк, стандартный функтор сравнения less<string*> вам не подойдет. Вместо этого необходимо написать собственный функтор сравнения, который получает указатели string* и упорядочивает их по содержимому строк, на которые они ссылаются. Пример:
struct StringPtrLess:
public binary_function<const string*, // Базовый класс
const string*, // описан в совете 40
bool> {
bool operator() (const string *ps1, const string *ps2) const {
return *ps1 < *ps2:
}
};
После этого StringPtrLess используется в качестве типа критерия сравнения ssp:
typedef set<string*, StringPtrLess> StringPtrSet;
StringPtrSet ssp; // Создать множество с объектами string
// и порядком сортировки, определяемым
// критерием StringPtrLess
// Вставить те же четыре строки
Теперь приведенный выше цикл будет работать именно так, как предполагалось (при условии, что ошибка была исправлена и вместо *i используется **i).
for (StringPtrSet::const_iterator i = ssp.begin();
i != ssp.end(); // Порядок вывода:
++i) // "Anteater", "Lemur",
cout << **i << endl; // "Penguin", "Wombat"
Если вы предпочитаете использовать алгоритм, напишите функцию, которая разыменовывает указатели string* перед выводом, а затем используйте ее в сочетании с for_each:
void print(const string *ps) // Вывести в cout объект,
{ // на который ссылается ps
cout << *ps << endl;
}
for_each(ssp.begin(), ssp.end(), print); // Вызвать print для каждого
// элемента ssp
Существует более изощренное решение — обобщенный функтор разыменования, используемый с transform и ostream_iterator:
// Функтор получает T* и возвращает const T&
struct Dereference {
template<typename T>
const T& operator()(const T* ptr) const {
return *ptr;
}
};
transform(ssp.begin(), ssp.end(), // "Преобразовать" каждый
ostream.iterator<string>(cout, "n"), // элемент ssp посредством
Dereference()); // разыменования и записать
// результаты в cout
Впрочем, замена циклов алгоритмами будет подробно рассматриваться позднее, в совете 43. А сейчас речь идет о том, что при создании стандартного ассоциативного контейнера указателей следует помнить: содержимое контейнера будет сортироваться по значениям указателей. Вряд ли такой порядок сортировки вас устроит, поэтому почти всегда определяются классы-функторы, используемые в качестве типов сравнения.
Обратите внимание на термин «тип сравнения». Возможно, вас интересует, зачем возиться с созданием функтора вместо того, чтобы просто написать функцию сравнения для контейнера set? Например, так:
bool stringPtrLess(const string* ps1, // Предполагаемая функция сравнения
const string* ps2) // для указателей string*,
{ // сортируемых по содержимому строки
return *ps1 < *ps2;
}
set<string, stringPtrLess> ssp; // Попытка использования stringPtrLess
// в качестве функции сравнения ssp.
// Не компилируется!!!
Проблема заключается в том, что каждый из трех параметров шаблона set должен быть типом. К сожалению, stringPtrLess — не тип, а функция, поэтому попытка задать stringPtrLess в качестве функции сравнения set не компилируется. Контейнеру set не нужна функция; ему нужен тип, на основании которого можно создатьфункцию.
Каждый раз, когда вы создаете ассоциативный контейнер указателей, помните о том, что вам, возможно, придется задать тип сравнения контейнера. В большинстве случаев тип сравнения сводится к разыменованию указателя и сравнению объектов, как это сделано в приведенном выше примере StringPtrLess. Шаблон для таких функторов сравнения стоит держать под рукой. Пример:
struct DereferenceLess {
template <typename PtrType>
bool operator()(PtrType pT1, // Параметры передаются по значению.
PtrType рТ2) const // поскольку они должны быть
{ // указателями (или по крайней мере
return *рТ1 < *рТ2; // вести себя, как указатели)
}
};
Данный шаблон снимает необходимость в написании таких классов, как StringPtrLess, поскольку вместо них можно использовать DereferenceLess:
set<string*, DereferenceLess> ssp; // Ведет себя так же, как
// set<string*, stringPtrLess>
И последнее замечание. Данный совет посвящен ассоциативным контейнерам указателей, но он в равной степени относится и к контейнерам объектов, которые ведут себя как указатели (например, умные указатели и итераторы). Если у вас имеется ассоциативный контейнер умных указателей или итераторов, подумайте, не стоит ли задать тип сравнения и для него. К счастью, решение, приведенное для указателей, работает и для объектов-аналогов. Если определение DereferenceLess подходит в качестве типа сравнения для ассоциативного контейнера T*, оно с большой вероятностью подойдет и для контейнеров итераторов и умных указателей на объекты T.
Совет 21. Следите за тем, чтобы функции сравнения возвращали false в случае равенства
Сейчас я покажу вам нечто любопытное. Создайте контейнер set с типом сравнения less_equal и вставьте в него число 10:
