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boost之array,效率與優雅之正交點

轉載自:http://caobeixingqiu.is-programmer.com/posts/6326.html

    如果你是STL的慣用者,且對效率持有莫大的興趣,你可能會對原生數組而不能優雅的與 STL 算法結合而感到不滿和懊惱,你充其量可以這樣使用:


int nArray[4] = {1,2,3,4};
const int Len = sizeof( nArray ) / sizeof( int );
int nCount = std::count( nArray, nArray + Len, 3 );
 


   然而你不肯運用其他如 swap 等算法,數組是一個小型集合, 不能直接賦值。可能在模板中你更渴望有直接賦值的要求:


int nArray[4] = {1,2,3,4};
int nArray2[4] = nArray;        // 這種優雅的語法實在比 memcpy 等更具有觀賞性
std::swap( nArray, nArray2 );   // 適應這種算法也更通用
 


   幸而,boost提供了這樣一個物件: array, 說到底,array 只是原生數組的淺薄包裝而已,你甚至可以像原生數組那樣直接以大括號形式的賦值方式賦值:


array <int, 2> array = {{1,2}};
array <int, 2> array = {1,2};   // 顯然大部分編譯器已經支持一個大括號的初始化了
 

   這種賦值方式的技術要求是:
        1. 不允許有用戶定義的構造函數( 可以有析構 )
        2. 不允許有 private 和 protected 的數據成員 ( 可以有 static 成員 )
        3. 不允許有 父類
        4. 無虛函數
   從 C++ 對象模型角度來說,其結構在內存中是連續的一段,沒有額外的其他東西如虛表指針.

   下面是其簡單定義:
 

    template<class T, std::size_t N>
    class array {
      public:
        T elems[N];    // 被包裝之原生數組

      public:
        // 類型定義
        typedef T              value_type;
        typedef T*             iterator;
        typedef const T*       const_iterator;
        typedef T&             reference;
        typedef const T&       const_reference;
        typedef std::size_t    size_type;
        typedef std::ptrdiff_t difference_type;

        // 迭代器支持
        iterator begin() { return elems; }
        iterator end() { return elems+N; }

        // 反向迭代器支持
        typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
        typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;

        reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end())}
        reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin())}

        // 操作符[]
        reference operator[](size_type i) 
        { 
            BOOST_ASSERT( i < N && "out of range" )
            return elems[i];
        }
        
        // 帶有檢查的 at() 
        reference at(size_type i) { rangecheck(i)return elems[i]}
        const_reference at(size_type i) const { rangecheck(i)return elems[i]}
    
        // front() 和 back()
        reference front() 
        { 
            return elems[0]
        }
        
        reference back() 
        { 
            return elems[N-1]
        }
        
        // 大小為常量, 提供了 enum 來支持模板編程
        static size_type size() { return N; }
        static bool empty() { return false}
        static size_type max_size() { return N; }
        enum { static_size = N };

        // swap (線性復雜度)
        void swap (array<T,N>& y) {
            std::swap_ranges(begin(),end(),y.begin());
        }

        // direct access to data (read-only)
        const T* data() const { return elems; }
        T* data() { return elems; }

        // use array as C array (direct read/write access to data)
        T* c_array() { return elems; }

        // 允許類型轉換的賦值
        template <typename T2>
        array<T,N>& operator= (const array<T2,N>& rhs) {
            std::copy(rhs.begin(),rhs.end(), begin());
            return *this;
        }

        // 數組填充某一值
        void assign (const T& value)
        {
            std::fill_n(begin(),size(),value);
        }

        //  檢測區間
        static void rangecheck (size_type i) {
            if (i >= size()) {
                throw std::out_of_range("array<>: index out of range");
            }
        }

    };
 


    當 N = 0 時, 像elem[0]這樣的語法是錯誤的,故以偏特化。內部去掉了 T elems[N]; 大部分接口只是為了統一,內部并未實作,頂多是拋出異常。

    另外,一些有用的協助函數,主要是比較函數: ==, <, !=, >, <=, >=. 還有一個全局的swap,內部主要調用array內部的swap實現:

    // swap()
    template<class T, std::size_t N>
    inline void swap (array<T,N>& x, array<T,N>& y) {
        x.swap(y);
    }

  

瑕疵:

不過,我們只有顯示的提供給數組一個大小,不能再像下面一樣使用編譯器來替我們工作了:

int arr[] = {1,2,3,4,5};

而只有這樣:

array<int, 5> arr = {1,2,3,4,5};

另外,像   char 這樣的特殊元素, 我們就不免小心(見下篇)。

不過,比起array之功,這點瑕疵也完全可以忽略。

posted on 2010-10-13 12:10 楊粼波 閱讀(808) 評論(0)  編輯 收藏 引用

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