Item 16：如何將vector和string的數(shù)據(jù)傳給傳統(tǒng)的API函數(shù)

       因?yàn)?C++語(yǔ)言已經(jīng)于1998年被標(biāo)準(zhǔn)化，C++的中堅(jiān)分子在試圖推動(dòng)程序員從數(shù)組轉(zhuǎn)到vector時(shí)就沒(méi)什么顧慮了。同樣的情況也發(fā)生于從char *指針轉(zhuǎn)到string對(duì)象的過(guò)程中。有很好的理由來(lái)做這些轉(zhuǎn)變，比如可以消除常見(jiàn)的編程錯(cuò)誤（Item 13），和有機(jī)會(huì)獲得STL泛型算法的全部強(qiáng)大能力 (參見(jiàn)，比如，Item 31)。

       但是，麻煩還是有的，而最常見(jiàn)的一個(gè)就是已經(jīng)存在的傳統(tǒng)C風(fēng)格API函數(shù)接受的是數(shù)組和char *指針，而不是vector和string對(duì)象。這樣的API函數(shù)還將會(huì)存在很長(zhǎng)時(shí)間，如果我們要高效使用STL的話，就必須和它們和平共處。

       幸運(yùn)的是，這很容易。如果你有一個(gè)vector對(duì)象v，而你需要得到一個(gè)指向v中數(shù)據(jù)的指針，以使得它可以被當(dāng)作一個(gè)數(shù)組，只要使用&v[0]就可以了。對(duì)于string對(duì)象s，相應(yīng)的語(yǔ)法是很簡(jiǎn)單的s.c_str()。但只能從上面讀。如廣告時(shí)常指明的，有幾個(gè)限制。。

給定一個(gè)

vector<int> v;

       表達(dá)式v[0]生產(chǎn)一個(gè)指向vector中首元素的引用，所以，&v[0]是指向那個(gè)首元素的指針。vector中的元素被C++標(biāo)準(zhǔn)限定為存儲(chǔ)在連續(xù)內(nèi)存中，就象是一個(gè)數(shù)組，所以，如果我們傳遞v給如此形式的C風(fēng)格API函數(shù)

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

       我們可以這么做：

doSomething(&v[0],v.size());

       也許吧。可能吧。唯一的問(wèn)題就是，如果v是空的。如果這樣的話，v.size()是0，而&v[0]試圖產(chǎn)生一個(gè)指向根本就不存在的東西的指針。這不是件好事。其結(jié)果未定義。一個(gè)較安全的方法是這樣：

if (!v.empty()) {

doSomething(&v[0], v.size());

}

       如果走得不對(duì)路，你可能會(huì)碰到些半瓶子的人物，他們會(huì)告訴你說(shuō)可以用v.begin()代替&v[0]，因?yàn)?這些討厭的家伙將會(huì)告訴你)begin()返回指向vector內(nèi)部的iterator，而對(duì)于vector，其iterators實(shí)際上是指針。那經(jīng)常是正確的，但如Item 50所說(shuō)，并不總是如此，你不該依賴(lài)于此。begin()的返回類(lèi)型是iterator，而不是一個(gè)指針，當(dāng)你需要一個(gè)指向vector內(nèi)部數(shù)據(jù)的指針時(shí)絕不該使用begin()。如果你基于某些原因決定鍵入v.begin()，就鍵入&*v.begin()， 因?yàn)檫@將會(huì)產(chǎn)生和&v[0]相同的指針，雖然它讓你有更多的擊鍵工作且讓代碼讀起來(lái)更晦澀。坦白地說(shuō)，如果你正被告訴你使用v.begin()代替&v[0]的人圍繞的話，你該重新考慮一下你的社交圈了。

       類(lèi)似的從vector上獲取指向內(nèi)部數(shù)據(jù)的指針的方法，對(duì)string是不可靠的，因?yàn)?

       (1) string中的數(shù)據(jù)并沒(méi)有承諾被存儲(chǔ)在連續(xù)內(nèi)存中，

       (2)string的內(nèi)部表示形式并沒(méi)承諾以一個(gè)空字符結(jié)束。

       這解釋了string的成員函數(shù)c_str()存在的原因，它返回一個(gè)按C風(fēng)格設(shè)計(jì)指針，指向string的值（which returns a pointer to the value of the string in a form designed for C）。 我們可以如此傳遞一個(gè)string對(duì)象s給這個(gè)函數(shù)，

void doSomething(const char *pString);

       就象這樣：

doSomething(s.c_str());

       即使是字符串的長(zhǎng)度為0，它都能工作。在那種情況下，c_str()將返回一個(gè)指向結(jié)束符的指針。即使字符串內(nèi)部自己存在結(jié)束符時(shí)，它同樣能工作。然而，如果真的這樣，doSomething很可能將第一個(gè)結(jié)束符解釋為字符串結(jié)束。string對(duì)象不在意是否容納了結(jié)束符，但基于char *的C風(fēng)格API函數(shù)在意。

       再看一下doSomething()的申明：

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

void doSomething(const char *pString);

       在兩種形式下，指針都被傳遞為指向const的指針。vector和string的數(shù)據(jù)被傳給只讀取而不修改它們的API函數(shù)。到目前為止都做的是最安全的事情。對(duì)于string，這也是唯一可做的，因?yàn)闆](méi)有承諾說(shuō)c_str()產(chǎn)生的指針指在string數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示形式上；它可以返回一個(gè)指針指向數(shù)據(jù)的一個(gè)不可修改的拷貝，這個(gè)拷貝滿足C風(fēng)格API函數(shù)對(duì)格式的要求。（如果這個(gè)恐嚇令你寒毛都立起來(lái)的話，還請(qǐng)寬心，因?yàn)樗苍S不成立。我沒(méi)聽(tīng)說(shuō)目前哪個(gè)運(yùn)行庫(kù)的實(shí)現(xiàn)是使用了這個(gè)自由權(quán)的。）

       對(duì)于vector，有更多一點(diǎn)點(diǎn)靈活性。如果你將v傳給一個(gè)修改其元素的C風(fēng)格API函數(shù)的話，典型情況都是沒(méi)問(wèn)題，但被調(diào)用的函數(shù)絕不能試圖改變vector中元素的個(gè)數(shù)。比如，它絕不能試圖在vector還未使用的容量（capacity）上“創(chuàng)建”新的元素。如果這么干了，v將會(huì)變得內(nèi)部狀態(tài)不一致，因?yàn)樗僖膊恢雷约旱恼_大小（size）了。v.size()將會(huì)得到一個(gè)不正確的結(jié)果。并且，如果被調(diào)用的函數(shù)試圖在一個(gè)大小和容量（見(jiàn)Item 14）相等的vector上追加數(shù)據(jù)的話，真的會(huì)發(fā)生災(zāi)難性事件。我甚至根本就不愿去想象它。實(shí)在太可怕了。

       你注意到我在前面用的是“典型地”一詞嗎？你當(dāng)然注意到了。有些vector對(duì)其數(shù)據(jù)有些額外的限制，你一定要確保這些額外限制繼續(xù)被滿足。舉個(gè)例子，Item 23解釋了排序的vector常用來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)容器，但對(duì)這些vector而言，保持排序非常重要。如果你將一個(gè)排序的vector傳給一個(gè)可能修改其數(shù)據(jù)的API函數(shù)，你需要重視vector在調(diào)用返回后不再保持排序的情況。

       如果你想用C風(fēng)格API函數(shù)返回的元素初始化一個(gè)vector，你可以利用vector和數(shù)組內(nèi)在的相容性，通過(guò)將存儲(chǔ)vecotr的元素的空間傳給API函數(shù)：

// C API: this function takes a pointer to an array of at most arraySize

// doubles and writes data to it. It returns the number of doubles written,

// which is never more than maxNumDoubles.

size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize);

vector<double> vd(maxNumDoubles); // create a vector whose

// size is maxNumDoubles

vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size())); // have fillArray write data

// into vd, then resize vd

// to the number of

// elements fillArray wrote

       這個(gè)技巧只能工作于vector，因?yàn)橹挥衯ector承諾了與數(shù)組具有相同的內(nèi)在內(nèi)存分布。但是，如果你想用來(lái)自C風(fēng)格API函數(shù)的數(shù)據(jù)初始化string對(duì)象，你可以做得足夠簡(jiǎn)單。只要讓API函數(shù)將數(shù)據(jù)放入一個(gè)vector<char>，然后從vector中將數(shù)據(jù)拷到string:

// C API: this function takes a pointer to an array of at most arraySize

// chars and writes data to it. It returns the number of chars written,

// which is never more than maxNumChars.

size_t fillString(char *pArray, size_t arraySize);

vector<char> vc(maxNumChars); // create a vector whose

// size is maxNumChars

size_t charsWritten = fillString(&vc[0], vc.size()); // have fillString write

// into vc

string s(vc.begin(), vc.begin()+charsWritten); // copy data from vc to s

// via range constructor

// ( see Item 5)

       事實(shí)上，這個(gè)主意總是有效的：讓C風(fēng)格API函數(shù)將數(shù)據(jù)放入一個(gè)vector，然后拷到你實(shí)際想要的STL容器中。

size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize); // as above

vector<double> vd(maxNumDoubles); // also as above

vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size());

deque<double> d(vd.begin(), vd.end()); // copy data into

// deque

list<double> l(vd.begin(), vd.end()); // copy data into list

set<double> s(vd.begin(), vd.end()); // copy data into set

       此外，這也提示了vector和string以外的STL容器如何將它們的數(shù)據(jù)傳給C風(fēng)格API函數(shù)。只要將容器的每個(gè)數(shù)據(jù)拷到vector，然后將它們傳給API函數(shù)：

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts); // C API (from above)

set<int> intSet; // set that will hold

... // data to pass to API

vector<int> v(intSet.begin(), intSet.end()); // copy set data into

// a vector

if (!v.empty()) doSomething(&v[0], v.size()); // pass the data to

// the API

       你也可以將數(shù)據(jù)拷進(jìn)一個(gè)數(shù)組，然后將數(shù)組傳給C風(fēng)格的API，但你為什么想這樣做？除非你在編譯期就知道容器的大小，否則你不得不分配動(dòng)態(tài)數(shù)組，而Item 13解釋了為什么你應(yīng)該總是使用vector來(lái)取代動(dòng)態(tài)分配的數(shù)組。