C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов

Мы получим точно такой же результат, что и в случае с циклом. Это, вероятно, пример ситуации, когда строгое следование алгоритмам STL не приводит к повышению качества кода. Тем не менее данная реализация алгоритма не знает о выбранной структуре данных. Она также будет работать со списками (однако в нашем случае это не будет иметь особого смысла). Еще одним преимуществом является тот факт, что алгоритмы C++17 STL легко распараллелить (данный вопрос мы рассмотрим в другой главе книги). А вот обычные циклы нужно реструктурировать, чтобы включить поддержку многопроцессорного режима (если только мы не используем внешние библиотеки наподобие OpenMP, в них циклы реструктурируются за нас).

Еще одна сложная часть — генерация сигналов. Еще раз взглянем на gen_cosine:

static auto gen_cosine (size_t period_len)

{

  return [period_len, n{0}] () mutable {

    return cos(double(n++) * 2.0 * M_PI / period_len);

  };

}

Каждый экземпляр лямбда-выражения представляет собой объект функции, который изменяет свое состояние при каждом вызове. Его состояние описывается переменными period_len и n. Последняя изменяется с каждым вызовом. Сигнал имеет различные значения в разные моменты времени, выражение n++ описывает увеличивающиеся моменты времени. Чтобы получить сам вектор сигнала из выражения, мы создали вспомогательную функцию signal_from_generator:

template

static auto signal_from_generator(size_t len, F gen)

{

  csignal r (len);

  generate(begin(r), end(r), gen);

  return r;

}

Эта вспомогательная функция выделяет память для вектора сигнала с заданной длиной и вызывает метод std::generate, что позволяет заполнить точки его графика. Для каждого элемента вектора r он один раз вызывает объект функции gen, который представляет собой самоизменяющийся объект функции; его можно создать с помощью gen_cosine.

  К сожалению, способ решения задачи с помощью STL не позволяет сделать код более элегантным. Ситуация может измениться, если библиотека ranges будет включена в клуб STL (надо надеяться, что это случится в C++20). 

Определяем ошибку суммы двух векторов

Существует несколько способов определения численной ошибки между целевым и реальным значениями. Измерение разницы между сигналами, состоящими из множества точек графика, обычно подразумевает использование циклов и вычитание соответствующих точек графика и т.д.

Существует простая формула для определения этой ошибки между сигналами a и b (рис. 6.5).

Для каждого значения i мы вычисляем a[i]–b[i], возводим разность в квадрат (таким образом, получаем возможность сравнить положительные и отрицательные значения) и, наконец, складываем эти значения. Опять же мы могли бы просто воспользоваться циклом, но ради интереса сделаем это с помощью алгоритма STL. Плюс данного подхода заключается в том, что мы не зависим от структуры данных. Наш алгоритм будет работать для векторов и для спископодобных структур данных, для которых нельзя выполнить прямое индексирование.

Как это делается

В этом примере мы создадим два сигнала и посчитаем для них ошибку суммы.

1. Как и обычно, сначала приводим выражения include. Затем объявляем об использовании пространства имен std:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

2. Определим ошибку суммы двух сигналов. Таковыми выступят синусоидальная волна и ее копия, только оригинал будет сохранен в векторе, содержащем переменные типа double, а копия — в векторе, включающем переменные типа int. Поскольку копирование значения из переменной типа double в переменную типа int приводит к потере той его части, что стоит после десятичной точки, мы потеряем какие-то данные. Назовем содержащий переменные типа double вектор as, что расшифровывается как analog signal (аналоговый сигнал), а вектор, который содержит значения типа int, — ds, что значит digital signal (цифровой сигнал). Ошибка суммы позднее покажет, насколько велики потери данных.

int main()

{

  const size_t sig_len {100};

  vector as (sig_len); // a для аналогового сигнала

  vector ds (sig_len);    // d для цифрового сигнала