C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов

Не погружаясь в объяснения синтаксиса других языков, выделим важную деталь, которая является общей в обоих примерах, — магическую функцию zip. Что она делает? Принимает два вектора a и b и преобразует их в смешанный вектор. Например, при вызове этой функции векторы [a1, a2, a3] и [b1, b2, b3] будут выглядеть как [(a1,b1), (a2,b2), (a3,b3)]. Посмотрите на него внимательно; он работает почти так же, как и ускорители упаковки!

Важное значение имеет тот факт, что теперь вы можете проитерировать по одному объединенному промежутку, выполнив попарное умножение и сложив результаты в переменную-аккумулятор. Именно это и происходит в примерах кода на языках Haskell и Python, где не используются ни циклы, ни ненужные индексные переменные.

Код на языке C++ нельзя сделать таким же элегантным, как код на языке Haskell или Python, но в этом разделе мы поговорим о способах реализации подобных возможностей с помощью итераторов путем добавления итератора-упаковщика. Определить скалярное произведение двух векторов можно более элегантно, задействуя конкретные библиотеки, но данный вопрос не относится к теме нашей книги. Однако я пытаюсь показать, насколько библиотеки, основанные на итераторах, могут помочь при написании выразительного кода, предоставляя очень обобщенные модули.

Как это делается

В этом примере мы воссоздадим функцию zip, известную из языков Haskell и Python. Она будет работать только для векторов, содержащих значения типа double, чтобы не отвлекаться от механики итераторов.

1. Сначала включим некоторые заголовочные файлы:

#include

#include

#include

2. Далее определим класс zip_iterator. При переборе диапазонов данных zip_iterator мы будем получать на каждом этапе пару значений из двух контейнеров. Это значит, что мы итерируем по двум контейнерам одновременно:

class zip_iterator {

3. Итератор-упаковщик должен сохранять два итератора, по одному для каждого контейнера:

  using it_type = std::vector::iterator;

  it_type it1;

  it_type it2;

4. Конструктор просто сохраняет итераторы обоих контейнеров, по которым нужно проитерировать:

public:

  zip_iterator(it_type iterator1, it_type iterator2)

    : it1{iterator1}, it2{iterator2}

  {}

5. Инкрементирование итератора-упаковщика означает инкрементирование обоих итераторов-членов:

  zip_iterator& operator++() {

    ++it1;

    ++it2;

    return *this;

  }

6. Два итератора-упаковщика считаются неравными, если оба их итератора-члена не равны своим коллегам из другого итератора-упаковщика. Обычно вы можете использовать логическое ИЛИ (||) вместо логического И (&&), но представьте, что диапазоны данных имеют неравную длину. В таких случаях нельзя соотнести оба конечных итератора одновременно. Таким образом, можно прервать выполнение цикла при достижении первого конечного итератора в одном из диапазонов данных:

  bool operator!=(const zip_iterator& o) const {

    return it1 != o.it1 && it2 != o.it2;

  }

7. Оператор сравнения равенства реализуется с помощью другого оператора, изменяя результат его работы на противоположный:

  bool operator==(const zip_iterator& o) const {

    return !operator!=(o);

  }

8. Разыменование итератора-упаковщика открывает доступ к обоим контейнерам в одной и той же позиции:

  std::pair operator*() const {

    return {*it1, *it2};

  }

};

9. Мы рассмотрели код итератора. Нужно сделать итератор совместимым с алгоритмами STL, поэтому следует определить стереотипный код для типажа. По сути, он говорит, что данный итератор является обычным однонаправленным и при разыменовании возвращает пары значений типа double. Несмотря на то, что мы не использовали в текущем примере difference_type, для некоторых реализаций STL это может понадобиться для успешной компиляции кода:

namespace std {

  template <>

  struct iterator_traits {

    using iterator_category = std::forward_iterator_tag;

    using value_type = std::pair;

    using difference_type = long int;

  };

}

10. Следующий шаг — определение класса диапазона данных, функции begin и end которого возвращают итераторы-упаковщики:

class zipper {

  using vec_type = std::vector;

  vec_type &vec1

  vec_type &vec2

11. Он должен сослаться на два существующих контейнера, чтобы создать итераторы-упаковщики:

public:

  zipper(vec_type &va, vec_type &vb)

    : vec1{va}, vec2{vb}