1.11 Вектора

1.11 Вектора

Встроенное в С++ понятие вектора было разработано так, чтобы обеспечить максимальную эффективность выполнения при минимальном расходе памяти. Оно также (особенно когда используется совместно с указателями) является весьма универсальным инструментом для построения средств более высокого уровня. Вы могли бы, конечно, возразить, что размер вектора должен задаваться как константа, что нет проверки выхода за границы вектора и т.д. Ответ на подобные возражения таков: «Вы можете запрограммировать это сами.» Давайте посмотрим, действительно ли оправдан такой ответ. Другими словами, проверим средства абстракции языка С++, попытавшись реализовать эти возможности для векторных типов, которые мы создадим сами, и посмотрим, какие с этим связаны трудности, каких это требует затрат, и насколько получившиеся векторные типы удобны в обращении. class vector (* int* v; int sz; public: vector(int); // конструктор ~vector(); // деструктор int size() (* return sz; *) void set_size(int); int amp; operator[](int); int amp; elem(int i) (* return v[i]; *) *); Функция size возвращает число элементов вектора, таким образом индексы должны лежать в диапазоне 0 ... size()-1. Функция set_size сделана для изменения этого размера, elem обеспечивает доступ к элементам без проверки индекса, а operator[] дает доступ с проверкой границ.

Идея состоит в том, чтобы класс сам был структурой фиксированного размера, управляющей доступом к фактической памяти вектора, которая выделяется конструктором вектора с помощью распределителя свободной памяти new:

vector::vector(int s) (* if (s«=0) error(„bad vector size“); // плохой размер вектора sz = s; v = new int[s]; *)

Теперь вы можете описывать вектора типа vector почти столь же элегантно, как и вектора, встроенные в сам язык:

vector v1(100); vector v2(nelem*2-4);

Операцию доступа можно определить как

int amp; vector::operator[](int i) (* if(i«0 !! sz„=i) error(«vector index out of range“); // индекс выходит за границы вектора return v[i]; *)

Операция !! (ИЛИИЛИ) – это логическая операция ИЛИ. Ее правый операнд вычисляется только тогда, когда это необходимо, то есть если вычисление левого операнда дало ноль. Возращение ссылки обеспечивает то, что запись [] может использоваться с любой стороны операции присваивания:

v1[x] = v2[y];

Функция со странным именем ~vector – это деструктор, то есть функция, описанная для того, чтобы она неявно вызывалась, когда объект класса выходит из области видимости. Деструктор класса C имеет имя ~C. Если его определить как

vector::~vector() (* delete v; *)

то он будет, с помощью операции delete, освобождать пространство, выделенное конструктором, поэтому когда vector выходит из области видимости, все его пространство возвращается обратно в память для дальнейшего использования.

1.12 Inline-подстановка

Если часто повторяется обращение к очень маленькой функции, то вы можете начать беспокоиться о стоимости вызова функции. Обращение к функции члену не дороже обращения к функции не члену с тем же числом параметров (надо помнить, что функция член всегда имеет хотя бы один параметр), и вызовы в функций в С++ примерно столь же эффективны, сколь и в любом языке. Однако для слишком маленьких функций может встать вопрос о накладных расходах на обращение. В этом случае можно рассмотреть возможность спецификации функции как inline-подставляемой. Если вы поступите таким образом, то компилятор сгенерирует для функции соответствующий код в мете ее вызова. Семантика вызова не изменяется. Если, например, size и elem inline-подставляемые, то

vector s(100); //... i = s.size(); x = elem(i-1);

порождает код, эквивалентный

//... i = 100; x = s.v[i-1];

С++ компилятор обычно достаточно разумен, чтобы генерировать настолько хороший код, насколько вы можете получить в результате прямого макрорасширения. Разумеется, компилятор иногда вынужден использовать временные переменные и другие уловки, чтобы сохранить семантику.

Вы можете указать, что вы хотите, чтобы функция была inline-подставляемой, поставив ключевое слово inline, или, для функции члена, просто включив определение функции в описание класса, как это сделано в предыдущем примере для size() и elem().

При хорошем использовании inline-функции резко повышают скорость выполнения и уменьшают размер объектного кода. Однако, inline функции запутывают описания и могут замедлить компиляцию, поэтому, если они не необходимы, то их желательно избегать. Чтобы inline функция давала существенный выигрыш по сравнению с обычной функцией, она должна быть очень маленькой.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг:

8.4.1 Протоколы вектора расстояния

Из книги автора

8.4.1 Протоколы вектора расстояния Самый простой протокол для сравнения маршрутизаторов использует счет попаданий между конечными точками пути. Некоторые улучшенные варианты оценивают стоимость или вес каждого из участков по пути следования. Например, участок попадания


6.3. Копирование вектора

Из книги автора

6.3. Копирование вектора ПроблемаТребуется скопировать содержимое одного vector в другой.РешениеИмеется пара способов сделать это. Можно при создании vector использовать конструктор копирования, а можно использовать метод assign. Пример 6.3 показывает оба этих способа.Пример 6.3.


11.8. Представление динамического числового вектора

Из книги автора

11.8. Представление динамического числового вектора ПроблемаТребуется иметь тип для манипулирования динамическими числовыми векторами.РешениеВы можете использовать шаблон valarray из заголовочного файла <valarray>. Пример 11.15 показывает, как можно использовать шаблон


11.9. Представление числового вектора фиксированного размера

Из книги автора

11.9. Представление числового вектора фиксированного размера ПроблемаТребуется иметь эффективное представление числовых векторов фиксированного размера.РешениеВ программном обеспечении обычного типа часто более эффектный результат по сравнению с valarray дает


11.11. Вычисление нормы вектора

Из книги автора

11.11. Вычисление нормы вектора ПроблемаТребуется найти норму (т. е. длину) числового вектора.РешениеМожно использовать функцию inner_product из заголовочного файла <numeric> для умножения вектора на самого себя, как показано в примере 11.21.Пример 11.21. Вычисление нормы вектора#include


1.17 Полиморфные Вектора

Из книги автора

1.17 Полиморфные Вектора У вас есть другая возможность – определить ваш векторный и другие вмещающие классы через указатели на объекты некоторого класса: class common (* //... *); class vector (* common** v; //... public: cvector(int); common* amp; elem(int); common* amp; operator[](int); //... *);Заметьте, что поскольку в таких


2.3.7 Указатели и Вектора

Из книги автора

2.3.7 Указатели и Вектора Указатели и вектора в С++ связаны очень тесно. Имя вектора можно использовать как указатель на его первый элемент, поэтому пример с алфавитом можно было написать так:char alpha[] = «abcdefghijklmnopqrstuvwxyz»; char* p = alpha; char ch;while (ch = *p++) cout «„ chr(ch) „« " = " «« ch «« « = 0“ ««


5.5.5 Вектора Объектов Класса

Из книги автора

5.5.5 Вектора Объектов Класса Чтобы описать вектор объектов класса, имеющего конструтор, этот класс должен иметь конструктор, который может вызваться без списка параметров. Нельзя использовать даже парметры по умолчанию. Например:table tblvec[10];будет ошибкой, так как для


Вектора, допускающие сложение

Из книги автора

Вектора, допускающие сложение Приведем простой, но характерный пример, демонстрирующий необходимость введения ограниченной универсальности. Он поможет в обосновании метода решения поставленной задачи и в выборе соответствующей конструкции языка.Предположим, что мы