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EffectiveSTL:Item16:如何将vector和string的数据传给传统的API函数

Item 16:如何将vector和string的数据传给传统的API函数

       因为 C++语言已经于1998年被标准化,C++的中坚分子在试图推动程序员从数组转到vector时就没什么顾虑了。同样的情况也发生于从char *指针转到string对象的过程中。有很好的理由来做这些转变,比如可以消除常见的编程错误(Item 13),和有机会获得STL泛型算法的全部强大能力 (参见,比如,Item 31)。

       但是,麻烦还是有的,而最常见的一个就是已经存在的传统C风格API函数接受的是数组和char *指针,而不是vector和string对象。这样的API函数还将会存在很长时间,如果我们要高效使用STL的话,就必须和它们和平共处。

       幸运的是,这很容易。如果你有一个vector对象v,而你需要得到一个指向v中数据的指针,以使得它可以被当作一个数组,只要使用&v[0]就可以了。对于string对象s,相应的语法是很简单的s.c_str()。但只能从上面读。如广告时常指明的,有几个限制。。

给定一个

vector<int> v;

       表达式v[0]生产一个指向vector中首元素的引用,所以,&v[0]是指向那个首元素的指针。vector中的元素被C++标准限定为存储在连续内存中,就象是一个数组,所以,如果我们传递v给如此形式的C风格API函数

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

       我们可以这么做:

doSomething(&v[0],v.size());

       也许吧。可能吧。唯一的问题就是,如果v是空的。如果这样的话,v.size()是0,而&v[0]试图产生一个指向根本就不存在的东西的指针。这不是件好事。其结果未定义。一个较安全的方法是这样:

if (!v.empty()) {

doSomething(&v[0], v.size());

}

       如果走得不对路,你可能会碰到些半瓶子的人物,他们会告诉你说可以用v.begin()代替&v[0],因为(这些讨厌的家伙将会告诉你)begin()返回指向vector内部的iterator,而对于vector,其iterators实际上是指针。那经常是正确的,但如Item 50所说,并不总是如此,你不该依赖于此。begin()的返回类型是iterator,而不是一个指针,当你需要一个指向vector内部数据的指针时绝不该使用begin()。如果你基于某些原因决定键入v.begin(),就键入&*v.begin(), 因为这将会产生和&v[0]相同的指针,虽然它让你有更多的击键工作且让代码读起来更晦涩。坦白地说,如果你正被告诉你使用v.begin()代替&v[0]的人围绕的话,你该重新考虑一下你的社交圈了。

       类似的从vector上获取指向内部数据的指针的方法,对string是不可靠的,因为

       (1) string中的数据并没有承诺被存储在连续内存中,

       (2)string的内部表示形式并没承诺以一个空字符结束。

       这解释了string的成员函数c_str()存在的原因,它返回一个按C风格设计指针,指向string的值(which returns a pointer to the value of the string in a form designed for C)。 我们可以如此传递一个string对象s给这个函数,

void doSomething(const char *pString);

       就象这样:

doSomething(s.c_str());

       即使是字符串的长度为0,它都能工作。在那种情况下,c_str()将返回一个指向结束符的指针。即使字符串内部自己存在结束符时,它同样能工作。然而,如果真的这样,doSomething很可能将第一个结束符解释为字符串结束。string对象不在意是否容纳了结束符,但基于char *的C风格API函数在意。

       再看一下doSomething()的申明:

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

void doSomething(const char *pString);

       在两种形式下,指针都被传递为指向const的指针。vector和string的数据被传给只读取而不修改它们的API函数。到目前为止都做的是最安全的事情。对于string,这也是唯一可做的,因为没有承诺说c_str()产生的指针指在string数据的内部表示形式上;它可以返回一个指针指向数据的一个不可修改的拷贝,这个拷贝满足C风格API函数对格式的要求。(如果这个恐吓令你寒毛都立起来的话,还请宽心,因为它也许不成立。我没听说目前哪个运行库的实现是使用了这个自由权的。)

       对于vector,有更多一点点灵活性。如果你将v传给一个修改其元素的C风格API函数的话,典型情况都是没问题,但被调用的函数绝不能试图改变vector中元素的个数。比如,它绝不能试图在vector还未使用的容量(capacity)上“创建”新的元素。如果这么干了,v将会变得内部状态不一致,因为它再也不知道自己的正确大小(size)了。v.size()将会得到一个不正确的结果。并且,如果被调用的函数试图在一个大小和容量(见Item 14)相等的vector上追加数据的话,真的会发生灾难性事件。我甚至根本就不愿去想象它。实在太可怕了。

       你注意到我在前面用的是“典型地”一词吗?你当然注意到了。有些vector对其数据有些额外的限制,你一定要确保这些额外限制继续被满足。举个例子,Item 23解释了排序的vector常用来实现关联容器,但对这些vector而言,保持排序非常重要。如果你将一个排序的vector传给一个可能修改其数据的API函数,你需要重视vector在调用返回后不再保持排序的情况。

       如果你想用C风格API函数返回的元素初始化一个vector,你可以利用vector和数组内在的相容性,通过将存储vecotr的元素的空间传给API函数:

// C API: this function takes a pointer to an array of at most arraySize

// doubles and writes data to it. It returns the number of doubles written,

// which is never more than maxNumDoubles.

size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize);

vector<double> vd(maxNumDoubles); // create a vector whose

// size is maxNumDoubles

vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size())); // have fillArray write data

// into vd, then resize vd

// to the number of

// elements fillArray wrote

       这个技巧只能工作于vector,因为只有vector承诺了与数组具有相同的内在内存分布。但是,如果你想用来自C风格API函数的数据初始化string对象,你可以做得足够简单。只要让API函数将数据放入一个vector<char>,然后从vector中将数据拷到string:

// C API: this function takes a pointer to an array of at most arraySize

// chars and writes data to it. It returns the number of chars written,

// which is never more than maxNumChars.

size_t fillString(char *pArray, size_t arraySize);

vector<char> vc(maxNumChars); // create a vector whose

// size is maxNumChars

size_t charsWritten = fillString(&vc[0], vc.size()); // have fillString write

// into vc

string s(vc.begin(), vc.begin()+charsWritten); // copy data from vc to s

// via range constructor

// ( see Item 5)

       事实上,这个主意总是有效的:让C风格API函数将数据放入一个vector,然后拷到你实际想要的STL容器中。

size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize); // as above

vector<double> vd(maxNumDoubles); // also as above

vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size());

deque<double> d(vd.begin(), vd.end()); // copy data into

// deque

list<double> l(vd.begin(), vd.end()); // copy data into list

set<double> s(vd.begin(), vd.end()); // copy data into set

       此外,这也提示了vector和string以外的STL容器如何将它们的数据传给C风格API函数。只要将容器的每个数据拷到vector,然后将它们传给API函数:

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts); // C API (from above)

set<int> intSet; // set that will hold

... // data to pass to API

vector<int> v(intSet.begin(), intSet.end()); // copy set data into

// a vector

if (!v.empty()) doSomething(&v[0], v.size()); // pass the data to

// the API

       你也可以将数据拷进一个数组,然后将数组传给C风格的API,但你为什么想这样做?除非你在编译期就知道容器的大小,否则你不得不分配动态数组,而Item 13解释了为什么你应该总是使用vector来取代动态分配的数组。

posted on 2008-06-19 16:13 肥仔 阅读(380) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: Boost & STL


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