C++ <算法> 实现解释

Question

当我想知道如何实现 C++ 标准库中的算法时，我总是查看 http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm，这是一个很好的来源。但有时我不理解一些实现细节，我需要一些解释为什么会以这种特定方式完成某些事情。比如在std::copy_n的实现中，为什么第一个赋值是在循环之外进行的，所以循环以1开始？

template< class InputIt, class Size, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, Size count, OutputIt result)
{
    if (count > 0) {
        *result++ = *first;
        for (Size i = 1; i < count; ++i) {
            *result++ = *++first;
        }
    }
    return result;
}

另外：您知道解释可能的算法实现的网站吗？

Answer 1

将其与幼稚的实现进行比较：

template< class InputIt, class Size, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, Size count, OutputIt result)
{
  for (Size i = 0; i < count; ++i) {
    *result++ = *first++;
  }
  return result;
}

这个版本增加了first！

1. count==0，两者都以0 递增first。

2. count==1，他们的版本执行零增量 first。上面的版本做了1.

3. count==2，他们的版本增加了first。上面的版本做了2。

一种可能性是处理可取消引用但不可递增的迭代器。至少在 STL 时代，是有区别的。我不确定输入迭代器今天是否有这个属性。

Here 是一个错误，如果您使用幼稚的实现，似乎会发生，Here 是一些文档，声称“实际的读取操作是在迭代器递增时执行的，而不是在取消引用时执行的。”

我还没有找到章节中是否存在可解引用、不可递增的输入迭代器。显然，标准详细说明了 copy_n 取消引用输入/输出迭代器的次数，但没有详细说明它增加输入迭代器的次数。

朴素的实现比非朴素的实现多增加输入迭代器一倍。如果我们有一个单通道输入迭代器在空间不足的情况下读取++，copy_n 可能会不必要地阻塞进一步的输入，试图读取输入流末尾的数据。

Answer 2

这只是一个实现。 GCC 4.4 中的实现有所不同（并且在概念上更简单）：

template<typename InputIterator, typename _Size, typename _OutputIterator>
_OutputIterator
copy_n(_InputIterator __first, _Size __n,
     _OutputIterator __result)
{
  for (; __n > 0; --__n)
{
  *__result = *__first;
  ++__first;
  ++__result;
}
  return __result;
}

[有点手忙脚乱，因为我只提供了输入迭代器是输入迭代器时的实现，所以对于迭代器是随机访问的情况有不同的实现迭代器] 该实现有一个错误，它使输入迭代器比预期增加一倍。

GCC 4.8 中的实现有点复杂：

template<typename _InputIterator, typename _Size, typename _OutputIterator>
_OutputIterator
copy_n(_InputIterator __first, _Size __n,
     _OutputIterator __result)
{
  if (__n > 0)
{
  while (true)
    {
      *__result = *__first;
      ++__result;
      if (--__n > 0)
    ++__first;
      else
    break;
    }
}
  return __result;
}

Answer 3

使用简单的实现，您将输入迭代器递增n 倍，而不仅仅是n - 1 倍。这不仅可能效率低下（因为迭代器可以具有任意且任意昂贵的用户定义类型），而且当输入迭代器不支持有意义的“过去的结束”状态时，它也可能完全不受欢迎。

举个简单的例子，考虑从std::cin读取n元素：

#include <iostream>    // for std:cin
#include <iterator>    // for std::istream_iterator


std::istream_iterator it(std::cin);
int dst[3];

使用朴素的解决方案，程序会阻塞最后的增量：

int * p = dst;

for (unsigned int i = 0; i != 3; ++i) { *p++ = *it++; }   // blocks!

标准库算法不阻塞：

#include <algorithm>

std::copy_n(it, 3, dst);    // fine

---

请注意，该标准实际上并未明确提及迭代器增量。它只说 (25.3.1/5) copy_n(first, n, result) 有

效果：对于每个非负整数i < n，执行*(result + i) = *(first + i)。

24.2.3/3只有一个注释：

[input-iterator] 算法可以与 istreams 作为输入源一起使用 通过istream_iterator 类模板获取数据。

Answer 4

因为初查

if (count > 0)

我们知道 count > 0，因此该代码的作者认为他不需要再次对 count 进行测试，直到他达到 1 的值。请记住，“for”在每个开始时执行条件测试迭代，而不是结束。

Size count = 1;
for (Size i = 1; i < count; ++i) {
    std::cout << i << std::endl;
}

不会打印任何内容。

因此，代码消除了条件分支，如果 Size 为 1，则无需“先”递增/调整 - 因此它是预递增。