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            牽著老婆滿街逛

            嚴以律己,寬以待人. 三思而后行.
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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(803) 評論(0)  編輯 收藏 引用

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