Введение в стандартную библиотеку шаблонов C++. Описание, примеры использования, учебные задачи

Абрамян Михаил

Реализация функций-членов контейнеров-адаптеров сводится к вызову соответствующих функций-членов «внутреннего» контейнера c. При этом набор средств, доступных для контейнеров-адаптеров, существенно сокращен по сравнению со средствами внутреннего контейнера. В частности, с контейнерами-адаптерами не связываются итераторы, что не позволяет их использовать совместно со стандартными алгоритмами.

В таблице 3 приводится описание шаблонов контейнеров-адаптеров.

Таблица 3

Контейнеры-адаптеры

Для

всех контейнеров-адаптеров можно использовать конструктор без параметров и конструктор копии с параметром other того же типа, что и создаваемый адаптер; в стандарте С++11 добавлен конструктор перемещения, в котором параметр other является ссылкой на r-значение.

Кроме того, для стека и очереди можно использовать конструктор с явно указанным контейнером cont типа const Container& (в стандарте C++11 добавлен вариант с типом Container&&), содержимое которого копируется (или, соответственно, перемещается) во внутренний контейнер c адаптера.

Для очереди с приоритетом предусмотрены также конструкторы со следующими параметрами (в квадратных скобках, как обычно, указаны необязательные параметры):

Здесь параметр comp имеет тип const Compare& и определяет операцию сравнения для очереди с приоритетом, параметр cont имеет тип const Container& или Container&& (C++11) и определяет начальное содержимое, которое копируется или, соответственно, перемещается во внутренний контейнер c адаптера. При наличии параметров-итераторов чтения first и last после первоначального заполнения внутреннего контейнера с помощью параметра cont (или, по умолчанию, создания пустого внутреннего контейнера) для него вызывается функция-член c.insert(c.end, first, last). На завершающем этапе формирования очереди с приоритетом с использованием данных вариантов конструктора для ее внутреннего контейнера вызывается алгоритм make_heap(c.begin, c.end, comp).

Для всех контейнеров-адаптеров определена операция =, обеспечивающая копирование (а в стандарте C++11 и перемещение) элементов из одного адаптера в другой того же типа.

Кроме того, для всех контейнеров-адаптеров (как и для всех других контейнеров) определены функции-члены bool empty const и size_type size const (выполнение которых сводится к вызову одноименных функций-членов внутренних контейнеров: c.empty и c.size), а также функция-член void swap(other), обеспечивающая обмен содержимым между двумя адаптерами одинакового типа (для этого выполняется вызов алгоритма swap(c, other.c), а в случае очереди с приоритетом дополнительно вызывается алгоритм swap(comp, other.comp)).

Для доступа к элементам контейнеров-адаптеров предусмотрены следующие функции-члены:

• стек: reference top – доступ к верхнему элементу стека (возвращает c.back);

• очередь: reference front – доступ к начальному элементу очереди (возвращает c.front) и reference back – доступ к конечному элементу очереди (возвращает c.back);

• очередь с приоритетом: reference front – доступ к наибольшему элементу очереди (возвращает c.front).

Контейнеры-адаптеры реализуют ограниченный набор действий. Стек позволяет

добавлять новый элемент в вершину, получать значение верхнего элемента и удалять верхний элемент. Очередь позволяет добавлять новый элемент в конец, получать значение начального и конечного элемента и удалять начальный элемент. Очередь с приоритетом позволяет добавлять новый элемент, получать значение наибольшего элемента и удалять наибольший элемент.

Во всех контейнерах-адаптерах используются одинаковые имена для функций-членов, связанных с добавлением и удалением элементов. Эти функции-члены описаны в таблице 4.

Таблица 4

Вставка и удаление для контейнеров-адаптеров

Теперь кратко опишем те новые виды контейнеров, которые появились в стандарте C++11.

Контейнер array является контейнерным аналогом массива фиксированного размера. Его шаблон имеет вид: array<T, N>, где T – это тип элементов, а N – число, задающее размер контейнера. Данный контейнер определен в заголовочном файле <array>. Помимо конструктора без параметров контейнер array можно инициализировать с помощью списка инициализации. Все, кроме одной, функции-члены контейнера array аналогичны по своему назначению одноименным функциям-членам контейнера vector (можно сказать, что array – это контейнер vector без возможности вставки и удаления элементов). Перечислим эти функции-члены:

• функции, описанные в п. 1.2.3: begin и его константный вариант cbegin, empty, end и его константный вариант cend, max_size, rbegin и его константный вариант crbegin, rend и его константный вариант crend, size, swap;

• функции, описанные в п. 1.2.4: operator[], at, back, data, front.

Единственная функция-член, имеющаяся в контейнере array и при этом отсутствующая в контейнере vector, – это функция void fill(value), позволяющая заполнить существующий контейнер array одинаковыми значениями value.

Контейнер forward_list является контейнерной реализацией односвязного списка (в отличие от контейнера list, реализующего двусвязный список). Данный контейнер требует меньше памяти для хранения своих элементов, но при этом обладает и более ограниченным по сравнению со списком list набором возможностей. Его шаблон имеет вид: forward_list<T>, где T – тип элементов списка. Контейнер определен в заголовочном файле <forward_list>. Контейнер forward_list имеет те же варианты конструктора и операции =, что и контейнер list.

Перечислим функции-члены, которые имеются у обеих реализаций списков – как list, так и forward_list – и выполняются аналогичным образом:

• функции, описанные в п. 1.2.3: begin и его константный вариант cbegin, clear, empty, end и его константный вариант cend, max_size, swap;

• функции, описанные в п. 1.2.4: assign, emplace_front, front, pop_front, push_front, resize;

• функции, описанные в п. 1.2.5: merge, remove, remove_if, reverse, sort, unique.

Обратите внимание на то, что у списка forward_list отсутствуют средства быстрого доступа к его конечному элементу, а также обратные итераторы и функция-член size.