Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

• Название: C++. Сборник рецептов
• Автор: Д. Стефенс
• Издательство: КУДИЦ-ПРЕСС
• Жанр: Программирование
• Год: 2007
• ISBN: 5-91136-030-6

Данная книга написана экспертами по C++ и содержит готовые рецепты решения каждодневных задач для программистов на С++. Один из авторов является создателем библиотеки Boost Iostreams и нескольких других библиотек C++ с открытым исходным кодом. В книге затрагивается множество тем, вот лишь некоторые из них: работа с датой и временем; потоковый ввод/вывод; обработка исключений; работа с классами и объектами; сборка приложений; синтаксический анализ XML-документов; программирование математических задач. Читатель сможет использовать готовые решения, а сэкономленное время и усилия направить на решение конкретных задач.

---

Для отображения ключей (string) на значения (любой тип, который подчиняется семантике значений) используйте стандартный контейнер map, объявленный в <map>. Пример 6.6 показывает, как это делается.

Пример 6.6. Создание отображения строк

#include <iostream>

#include <map>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

 map<string, string> strMap;

 strMap["Monday"] = "Montag";

 strMap["Tuesday"] = "Dienstag";

 strMap["Wednesday"] = "Mittwoch";

 strMap["Thursday"] = "Donnerstag";

 strMap["Friday"] = "Freitag";

 strMap["Saturday"] = "Samstag";

 // strMap.insert(make_pair("Sunday", "Sonntag"));

 strMap.insert(pair<string, string>("Sunday", "Sonntag"));

 for(map<string, string>::iterator p = strMap.begin();

  p != strMap.end(); ++p) {

  cout << "English: " << p->first

   << German: " << p->second << endl;

 }

 cout << endl;

 strMap.erase(strMap.find("Tuesday"));

 for (map<string, string>::iterator p = strMap.begin();

  p ! = strMap.end(); ++p) {

  cout << "English: " << p->first

   << ", German: " << p->second << endl;

 }

}

Обсуждение

map — это ассоциативный контейнер, который отображает ключи на значения, предоставляет логарифмическую сложность вставки и поиска и постоянную сложность удаления одного элемента. Обычно разработчики используют отображение для хранения объектов по их ключам типа string. Именно это делает пример 6.6. В этом случае отображаемый тип является строкой, но он может быть почти чем угодно.

Отображение объявляется вот так.

map<typename Key, // Тип ключа

 typename Value,  // Тип значения

 typename LessThanFun = std::less<Key>, // Функция/функтор,

                                        // используемые для сортировки

 typename Alloc = std::allocator<Key> > // Распределитель памяти

Key и Value — это типы ключа и связанного значения, которые хранятся в отображении. LessThanFun — это функция или функтор, который принимает два аргумента и возвращает истину, если первый меньше, чем второй. По умолчанию используется стандартный функтор less. Alloc — это распределитель памяти, и по умолчанию используется стандартный.

Использование map довольно просто. Объявите тип ключа и значения вот так.

map<string, string> strMan;

В результате будет создан map, в котором и ключ, и значение имеют тип string. С помощью operator[] поместите в отображение объекты, что интуитивно и легко читаемо.

strMap["Monday"] = Montag";

strMap["Tuesday"] = "Dienstag";

strMap["Wednesday"] = "Mittwoch"; // ...

В результате в map будут вставлены элементы с индексом (например, "Monday") в качестве ключа и правым операндом в качестве значения. Они хранятся в порядке, определяемом параметром шаблона LessThanFun, и если он не указан, то map использует std::less<Key>.

Чтобы получить значения из map, используйте operator[] в правой части присвоения, как здесь.

wedInGerman = strMap["Wednesday"];

В манере всех стандартных контейнеров значение, связанное с ключом "Wednesday", с помощью operator= копируется в объект wedInGerman.

operator[] — это удобный способ вставки или обновления элементов или получения значений из map, но он имеет побочный эффект, который может оказаться неожиданным. Строго говоря, operator[k] возвращает ссылку на значение, ассоциированное с k — независимо от того, существует ли k в map или нет. Если k уже находится в map, то возвращается ассоциированное с ним значение. Если нет, то k вставляется, а затем используется конструктор по умолчанию, который создает объект значения для этого ключа. Чтобы сделать это более понятным, рассмотрим, что делает следующий код.

map<string, string> mapZipCodes;     // Сейчас здесь ноль элементов

string myZip = mapZipCodes["Tempe"]; // В map пока что нет элементов,

                                     // но чему теперь равно count()?

Что находится в myZip и сколько теперь элементов в mapZipCodes? Так как operator[] вставляет указанный ключ, если он не существует, myZip содержит пустую строку, а в mapZipCodes содержится один элемент. Это может оказаться нежелательно, но независимо от вашего желания помните, что operator[] не является const-методом: всегда есть вероятность того, что он изменит состояние map, добавив узел.

Метод insert предоставляет альтернативный метод добавления пар в отображение, insert выполняет строгую вставку, а не вставку/обновление, как operator[]. При использовании map (но не multimap, который может содержать дублирующиеся ключи) insert, если ключ уже существует, не делает ничего. По сравнению с ним operator[], если ключ уже существует, заменяет значение объекта для этого ключа на новое.

Но синтаксис вставки требует несколько большей работы, чем operator[], и он связан с тем, как map хранит данные. Рассмотрим строку из примера 6.6.

strMap.insert(std::make_pair("Sunday", "Sonntag"));

map хранит пары ключ/значение в объекте pair, pair — это простой вспомогательный шаблон класса (объявленный в <utility> и включенный в <map>), который хранит два значения двух типов. Чтобы объявить pair из двух string, сделайте так.

pair<string, string> myPair;

Первый и второй элементы в pair доступны по открытым членам first и second. При использовании для доступа к элементам map оператора operator[] обычно работать с pair не приходится, но в случае со многими другими методами это придется делать, так что следует знать, как создавать и использовать объекты pair. Например, итераторы разыменовываются в простые объекты pair, так что при их использовании, как это делается в примере 6.6, следует знать, как получить ключ и его значение.

for (map<string, string> iterator p = strMap.begin();

 p != strMap.end(); ++p)

 cout << "English: " << p->first

  << ", German: " << p->second << endl;

Ключ хранится в first, а значение хранится в second.

Однако это не объясняет, почему я использовал make_pair. make_pair — это вспомогательный шаблон функции, который создает объект pair на основе двух переданных в него аргументов. Некоторые предпочитают этот подход вызову конструктора pair, так как шаблон класса не может догадаться о типах своих аргументов, в то время как шаблон функции может. Таким образом, эти две строки кода функционально эквивалентны.

strMap.insert(std::make_pair("Sunday", "Sonntag"));

strMap.insert(std::pair<string, string>("Sunday", "Sonntag"));

map не допускает наличия дублирующихся ключей. Если требуется разрешить дублирование ключей, следует использовать multimap, который является map, разрешающим наличие несколько одинаковых ключей. Его интерфейс идентичен map, но поведение методов в необходимых случаях отличается. В табл. 6.1 приведен перечень методов, которые есть в одном, но отсутствуют в другом, и пояснения различий в поведении общих методов, map и multimap содержат несколько typedef, которые описывают различные значения, хранящиеся в них. В табл. 6.1 они используются следующим образом:

key_type

Это тип ключа. В string map, объявленном как map<string, MyClass*>, key_type должен быть string.

mapped_type

Это тип значения, на которое отображается ключ. В string map, объявленном как map<string, MyClass*>, mapped_type должен быть MyClass*.

value_type

Это тип объекта, содержащего ключ и значение, которой, применительно к map и multimap, является pair<const key_type, mapped_type>.

Табл. 6.1. map и multimap

Метод map, multimap или оба Поведение T& operator[] (const key_type& k) map Возвращает ссылку на объект значения, сохраненный с ключом k. Если k в map отсутствует, то он добавляется, а объект значения создается с помощью конструктора по умолчанию iterator insert(const value_type& v) pair<iterator, bool> insert(const value_type& v) Оба Первая версия вставляет v в multimap и возвращает итератор, который указывает на вставленную пару pair. Вторая версия вставляет v и map при условии, что в map еще не содержится ключа, равного v. Возвращаемая pair содержит итератор который указывает на вставленную pair, если произошла вставка, и bool, указывающий, была ли вставка успешной iterator find(const key_type& k) Оба Возвращает итератор или const_iterator, который указывает на mapped_type, соответствующий k. В multimap не гарантируется, что возвращаемый итератор будет указывать на первое значение, соответствующее k. Если ключа, равного k, нет, то возвращаемый итератор равен end()

Также табл 6.1 показывает разницу в поведении между map и multimap.