Листинг 13.8. Создание вектора и обеспечение доступа к его элементам

1: #include < iostream>

2: #include < string>

3: #include < vector>

4: using namespace std;

5:

6: class Student

7: {

8: public:

9: Student();

10: Student(const string& name, const int аде);

11: Student(const Student& rhs);

12: ~Student();

13:

14: void SetName(const string& name);

15: string GetName() const;

16: void SetAge(const int age);

17: int GetAge() const;

18:

19: Student& operator=(const Student& rhs);

20:

21: private:

22: string itsName;

23: int itsAge;

24: };

25:

26: Student:: Student()

27:: itsName(" New Student"), itsAge(16)

28: { }

29:

30: Student:: Student(const string& name, const int agе)

31:: itsName(name), itsAge(age)

32: { }

33:

34: Student:: Student(const Student& rhs)

35:: itsName(rhs.GetName()), itsAge(rhs.GetAge())

36: { }

37:

38: Student:: ~Student()

39: { }

40:

41: void Student:: SetName(const string& name)

42: {

43: itsName = name;

44: }

45:

46: string Student:: GetName() const

47: {

48: return itsName;

49: }

50:

51: void Student:: SetAge(const int age)

52: {

53: itsAge = age;

54: }

55:

56: int Studsnt:: GitAge() const

57: {

58: return itsAge;

59: }

60:

61: Student& Student:: operator=(const Student& rhs)

62: {

63: itsName = rhs, GetName();

64: itsAge = rhs.GetAge();

65: return *this;

66: }

67:

68: stream& operator< < (ostream& os, const Student& rhs)

69: {

70: os < < rhs.GetName() < < " is " < < rhs.GetAge() < < " years old";

71: return os;

72: }

73:

74: template< class T>

75: void ShowVector(const vector< T> & v); // Отображает свойства вектора

76:

77: typedef vector< Student> SchoolClass;

78:

79: int main()

80: {

81: Student Harry;

82: Student Sally(" Sally", 15);

83: Student Bill(" Bill", 17);

84: Student Peter(" Peter", 16);

85:

86: SchoolClass EmptyClass;

87: cout < < " EmptyClass: \n";

88: ShowVector(EmptyClass);

89:

90: SchoolClass GrowingClass(3);

91: cout < < " GrowingClass(3): \n";

92: ShowVector(GrowingClass);

93:

94: GrowingClass[0] = Harry;

95: GrowingClass[1] = Sally;

96: GrowingClass[2] = Bill;

97: cout < < " GrowingClass(3) after assigning students: \n";

98: ShowVector(GrowingClass);

99:

100: GrowingClass.push_back(Peter);

101: cout < < " GrowingClass() after added 4th student: \n";

102: ShowVector(GrowingClass);

103:

104: GrowingClass[0].SetName(" Harry");

105: GrowingClass[0].SetAge(18);

106: cout < < " GrowingClass() after Set\n: ";

107: ShowVector(GrowingClass);

108:

109: return 0;

110: }

111:

112: //

113: // Отображает свойства вектора

114: //

115: template< class T>

116: void ShowVector(const vector< T> & v)

117: {

118: cout < < " max_size() = " < < v, max_size();

119: cout < < " \tsize() = " < < v, size();

120: cout < < " \tcapaeity() = " < < v, capacity();

121: cout < < " \t" < < (v.empty()? " empty": " not empty");

122: cout < < " \n";

123:

124: for (int i = 0; i < v.size(); ++i)

125: cout < < v[i] < < " \n";

126:

127: cout < < endl;

128: }

129:

Результат:

EmptyClass:

max_size() = 214748364 size() capacity() = 0 empty

GrowingClass(3):

max_size() = 214748364 size() capacity() = 3 not empty

New Student is 16 years old

New Student is 16 years old

New Student is 16 years old

GrowingClass(3) after assigning students:

max_size() = 214748364 size() = 3 capacity() = 3 not empty

New Student is 16 years old

Sally is 15 years old

Bill is 17 years old

GrowingClass() after added 4th student:

max_size() = 214748364 size() = 4 capacity() = 6 not empty

New Student is 16 years old

Sally is 15 years old

Bill is 17 years old

Peter is 16 years old

GrowingClass() after Set:

max_size() = 214748364 size() = 4 capacity() = 6 not empty

Harry is 18 years old

Sally is 15 years old

Bill is 17 years old

Peter is 16 years old

Анализ: Определение класса Student занимает строки 6—24, а выполнение его функций-членов показано в строках 26—66. Структура этого класса проста и дружественна по отношению к классу vector. По рассмотренным ранее причинам были определены стандартный конструктор, конструктор-копировщик и перегруженный оператор присваивания. Обратите внимание, что переменная-член itsName определена как экземпляр базового строкового класса C++ string. Как видите, со строками в C++ намного проще работать, подобное было в языке С (с типом char> >).

Функция шаблона ShowVector() объявлена в строках 74—75 и определена в строках 115-128. Она используется для вызова функций-членов вектора, отображающих его свойства: max_size(), size(), capacity() и empty(). Насколько можно судить по результатам работы этой программы, максимальное число объектов класса Student, которое может принять этот вектор, в Visual C++ составляет 214 748 364. Для других типов элементов это число может быть другим. Например, вектор целых чисел может вместить до 1 073 741 823 элементов. Если же вы используете другие компиляторы, то максимальное число элементов у вас может отличаться от приведенных здесь значений.

В строках 124 и 125 выполняется цикл, опрашивающий все элементы вектора и отображающий их значения, используя оператор вывода (< <), который перегружен в строках 68—72.

В строках 81—84 создаются четыре объекта класса Student. В строке 86 с помощью стандартного конструктора векторного класса определяется пустой вектор с именем EmptyClass. Когда вектор создается таким способом, то компилятор для него совсем не выделяет места в памяти. Как видно по результатам работы функции ShowVector(EmptyClass), как размер, так и вместимость этого вектора равны нулю.

Строка 90 содержит определение вектора для включения трех объектов класса Student. Размер и вместимость этого вектора, как и ожидалось, равны трем. В строках 94—96 с помощью оператора индексирования ([]) элементы вектора GrowingClass заполняются объектами класса Student.

В строке 100 к вектору добавляется четвертый студент (Peter). Это увеличивает размер вектора до четырех элементов. Интересно, что его вместимость теперь установлена равной шести. Это означает, что компилятор автоматически выделил достаточно пространства, которого хватит даже для шести объектов класса Student. Поскольку векторам должен быть выделен непрерывный блок памяти, для их расширения требуется выполнить целый ряд операций. Сначала выделяется новый блок памяти, достаточно большой для всех четырех объектов класса Student. Затем в только что выделенную память копируются эти три элемента, а четвертый добавляется после третьего элемента. И наконец, исходный блок памяти возвращается в область динамического обмена. При большом количестве элементов в векторе процесс перераспределения и освобождения памяти может оказаться весьма длительным. Поэтому в целях сокращения вероятности выполнения таких дорогих (по времени) операций компилятор использует стратегию оптимизации. В данном примере, если сразу добавить к вектору еще один или два объекта, отпадает необходимость в дополнительных операциях, связанных с освобождением и перераспределением памяти.

В строках 104 и 105 вновь используется оператор индексирования ([]), чтобы изменить переменные-члены первого объекта в векторе GrowingClass.

Рекомендуется: Определяйте стандартный конструктор для класса, если его объекты будут содержаться в векторе. Определяйте конструктор-копировщик для такого класса. Определяйте для такого класса перегруженный оператор присваивания.

Класс-контейнер вектора имеет и другие функции-члены. Функция front() возвращает ссылку на первый элемент в списке, а функция back() — на последний. Функция at() работает подобно оператору индексирования ([]). Она более безопасна, поскольку проверяет, попадает ли переданный ей индекс в диапазон доступных элементов. Если адрес оказывается вне диапазона, эта функция генерирует исключение out_of_range. (Исключительные ситуации рассматриваются на следующем занятии.)

Функция insert() вставляет один или несколько узлов (элементов) в текущую позицию вектора. Функция Pop_back() удаляет из вектора последний элемент. Наконец, функция remove() удаляет из вектора один или несколько элементов.

Список

Список — это контейнер, разработанный для обеспечения оптимального выполнения частых вставок и удалений элементов.

Класс-контейнер библиотеки STL list определен в файле заголовка < list> в пространстве имен std. Класс list выполнен как двунаправленный связанный список, в котором каждый узел содержит указатели как на предыдущий, так и на последующий узел списка.

Класс list имеет все функции-члены, предоставляемые векторным классом. Как вы помните, список можно пройти, следуя по связям между узлами, реализованным с помощью указателей. Стандартный класс-контейнер list с той же целью использует алгоритм, называемый итератором.

Итератор — это обобщение указателя. Чтобы отыскать узел, на который указывает итератор, его нужно разыменовывать. Использование итераторов для доступа к узлам списка демонстрируется в листинге 19.9.