10.2.2. Алгоритмы, записывающие элементы контейнера

Некоторые алгоритмы способны записывать значения в элементы. Используя такие алгоритмы, следует соблюдать осторожность и предварительно удостовериться, что количество элементов, в которые алгоритм собирается внести изменения, по крайней мере не превосходит количество существующих элементов. Помните, что алгоритмы работают не с контейнерами, поэтому у них нет возможности самостоятельно изменить размер контейнера.

Некоторые алгоритмы осуществляют запись непосредственно в исходную последовательность. Эти алгоритмы в принципе безопасны: они способны переписать лишь столько элементов, сколько находится в указанном исходном диапазоне.

В качестве примера рассмотрим алгоритм fill(), получающий два итератора, обозначающих диапазон, и третий аргумент, являющийся значением. Функция fill() присваивает данное значение каждому элементу исходной последовательности:

fill(vec.begin(), vec.end(), 0); // обнулить каждый элемент

// присвоить половине последовательности значение 10

fill(vec.begin(), vec.begin() + vec.size()/2, 10);

Поскольку функция fill() пишет в переданную ей исходную последовательность до тех пор, пока она не закончится, запись вполне безопасна.

Алгоритмы не проверяют операции записи

Некоторые алгоритмы получают итератор, обозначающий конкретное назначение. Эти алгоритмы присваивают новые значения элементам последовательности, начиная с элемента, обозначенного итератором назначения. Например, функция fill_n() получает один итератор, количество и значение. Она присваивает предоставленное значение заданному количеству элементов, начиная с элемента, обозначенного итератором. Функцию fill_n() можно использовать для присвоения нового значения элементам вектора:

vector<int> vec; // пустой вектор

// используя вектор vec, предоставить ему разные значения

fill_n(vec.begin(), vec.size(), 0); // обнулить каждый элемент vec

Функция fill_n() подразумевала, что безопасно запишет указанное количество элементов. Таким образом, следующий вызов функции fill_n() подразумевает, что dest указывает на существующий элемент и что в последовательности есть по крайней мере n элементов, начиная с элемента dest.

fill_n(dest, n, val)

Это вполне обычная ошибка для новичка: вызов функции fill_n() (или подобного алгоритма записи элементов) для контейнера без элементов:

vector<int> vec; // пустой вектор

// катастрофа: попытка записи в 10 несуществующих элементов

// вектора vec

fill_n(vec.begin(), 10, 0);

Этот вызов функции fill_n() ведет к катастрофе. Должно быть записано десять элементов, но вектор vec пуст, и никаких элементов в нем нет. Результат непредсказуем, но, вероятнее всего, произойдет серьезный отказ во время выполнения.

Алгоритмы, осуществляющие запись по итератору назначения, подразумевают, что контейнер достаточно велик для содержания всех записываемых элементов.

Функция back_inserter()

Один из способов проверки, имеет ли контейнер достаточно элементов для записи, подразумевает использование итератора вставки (insert iterator), который позволяет добавлять элементы в базовый контейнер. Как правило, при присвоении значения элементу контейнера при помощи итератора осуществляется присвоение тому элементу, на который указывает итератор. При присвоении с использованием итератора вставки в контейнер добавляется новый элемент, равный правому значению.

Более подробная информация об итераторе вставки приведена в разделе 10.4.1. Однако для иллюстрации безопасного применения алгоритмов, записывающих данные в контейнер, используем функцию back_inserter(), определенную в заголовке iterator.

Функция back_inserter() получает ссылку на контейнер и возвращает итератор вставки, связанный с данным контейнером. Попытка присвоения значения элементу при помощи этого итератора приводит к вызову функции push_back(), добавляющей элемент с данным значением в контейнер.

vector<int> vec; // пустой вектор

auto it = back_inserter(vec); // присвоение при помощи it добавляет

                              // элементы в vec

*it = 42; // теперь vec содержит один элемент со значением 42

Функцию back_inserter() зачастую применяют для создания итератора, используемого в качестве итератора назначения алгоритмов. Рассмотрим пример:

vector<int> vec; // пустой вектор

// ok: функция back_inserter() создает итератор вставки,

// который добавляет элементы в вектор vec

fill_n(back_inserter(vec), 10, 0); // добавляет 10 элементов в vec

На каждой итерации функция fill_n() присваивает элемент заданной последовательности. Поскольку ей передается итератор, возвращенный функцией back_inserter(), каждое присвоение вызовет функцию push_back() вектора vec. В результате этот вызов функции fill_n() добавит в конец вектора vec десять элементов, каждый со значением 0.

Алгоритм copy()

Алгоритм copy() — это еще один пример алгоритма, записывающего элементы последовательности вывода, обозначенной итератором назначения. Этот алгоритм получает три итератора. Первые два обозначают исходный диапазон, а третий — начало последовательности вывода. Этот алгоритм копирует элементы из исходного диапазона в элементы вывода. Важно, чтобы переданный функции copy() контейнер вывода был не меньше исходного диапазона.

В качестве примера используем функцию copy() для копирования одного встроенного массива в другой:

int a1[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

int а2[sizeof(a1)/sizeof(*a1)]; // a2 имеет тот же размер, что и a1

// указывает на следующий элемент после последнего скопированного в а2

auto ret = copy(begin(a1), end(a1), a2); // копирует a1 в a2

Здесь определяется массив по имени a2, а функция sizeof() используется для гарантии равенства размеров массивов а2 и a1 (см. раздел 4.9). Затем происходит вызов функции copy() для копирования массива a1 в массив а2. После вызова у элементов обоих массивов будут одинаковые значения.

Возвращенное функцией copy() значение является приращенным значением ее итератора назначения. Таким образом, итератор ret укажет на следующий элемент после последнего скопированного в массив а2.

Некоторые алгоритмы обладают так называемой версией "копирования". Эти алгоритмы осуществляют некую обработку элементов исходной последовательности, но саму последовательность не изменяют. Они могут создавать новую последовательность, в которую и сохраняют результат обработки элементов исходной.

Например, алгоритм replace() читает последовательность и заменяет каждый экземпляр заданного значения другим значением. Алгоритм получает четыре параметра: два итератора, обозначающих исходный диапазон, и два значения. Он заменяет вторым значением значение каждого элемента, которое равно первому.

// заменить во всех элементах значение 0 на 42

replace(ilst.begin(), ilst.end(), 0, 42);

Этот вызов заменяет все экземпляры со значением 0 на 42. Если исходную последовательность следует оставить неизменной, необходимо применить алгоритм replace_copy(). Этой версии функции передают третий аргумент: итератор, указывающий получателя откорректированной последовательности.

// использовать функцию back_inserter() для увеличения контейнера

// назначения до необходимых размеров

replace_copy(ilst.cbegin(), ilst.cend(),

             back_inserter(ivec), 0, 42);

После этого вызова список ilst останется неизменным, а вектор ivec будет содержать копию его элементов, но со значением 42 вместо 0.