При таких тенденциях к обобщению возникает естественная мысль — последовать положительному примеру. Желание похвальное. Несомненно, им стоит руководствоваться при написании собственных контейнеров, итераторов и алгоритмов, но многие программисты пытаются добиться этой цели несколько иным способом. Вместо того чтобы ориентироваться на конкретный тип контейнера, они пытаются обобщить синтаксис так, чтобы в программе, например, использовался
vector
, но позднее его можно было бы заменить на
deque
или
list
без изменения кода, в котором этот контейнер используется. Иначе говоря, они пытаются писать контейнерно-независимый код. Подобные обобщения, какими бы благими намерениями они не были вызваны, почти всегда нежелательны.
Даже самый убежденный сторонник контейнерно-независимого кода вскоре
осознает, что универсальный код, работающий как с последовательными, так и с ассоциативными контейнерами, особого смысла не имеет. Многие функции существуют только в контейнерах определенной категории; например, функции
push_front
и
push_back
поддерживаются только последовательными контейнерами; функции
count
и
lower_bound
— только ассоциативными контейнерами и т. д. Даже сигнатуры таких базовых операций, как
insert
и
erase
, зависят от категории. Например, в последовательном контейнере вставленный объект остается в исходной позиции, тогда как в ассоциативном контейнере он перемещается в позицию, соответствующую порядку сортировки данного контейнера. Или другой пример: форма erase, которой при вызове передается итератор, для последовательного контейнера возвращает новый итератор, но для ассоциативного контейнера не возвращается ничего (в совете 9 показано, как это обстоятельство влияет на программный код).
Допустим, вас посетила творческая мысль — написать код, который работал бы со всеми распространенными последовательными контейнерами:
vector
,
deque
и
list
. Разумеется, вам придется программировать в контексте общих возможностей этих контейнеров, а значит, функции
reserve
и
capacity
(совет 14) использовать нельзя, поскольку они не поддерживаются контейнерами
deque
и
list
. Присутствие
list
также означает, что вам придется отказаться от оператора
[]
и ограничиться двусторонними итераторами, что исключает алгоритмы, работающие с итераторами произвольного доступа —
sort
,
stable_sort
,
partial_sort
и
nth_element
(совет 31).
С другой стороны, исходное намерение поддерживать
vector
исключает функции
push_front
и
pop_front
;
vector
и
deque
исключают применение
splice
и реализацию
sort
внутри контейнера. Учитывая те ограничения, о которых говорилось выше, последний запрет означает, что для вашего «обобщенного последовательного контейнера» не удастся вызвать никакую форму
sort
.
Пока речь идет о вещах простых и очевидных. При нарушении любого из этих ограничений ваша программа не будет компилироваться по крайней мере для одного из контейнеров, которые вы намеревались поддерживать. Гораздо больше проблем возникнет с программами, которые будут компилироваться.
В разных последовательных контейнерах действуют разные правила недействительности итераторов, указателей и ссылок. Чтобы ваш код правильно работал с
vector
,
deque
и
list
, необходимо предположить, что любая операция, приводящая к появлению недействительных итераторов, указателей и ссылок в любом из этих контейнеров, приведет к тем же последствиям и в используемом контейнере. Отсюда следует, что после каждого вызова
insert
недействительным становится абсолютно все, поскольку
deque::insert
делает недействительными все итераторы, а из-за невозможности использования
capacity
приходится предполагать, что после операции
vector::insert
становятся недействительными все указатели и ссылки (как упоминается в совете 1, контейнер
deque
обладает уникальным свойством — в некоторых случаях его итераторы могут становиться недействительными с сохранением действительных указателей и ссылок). Аналогичные рассуждения приводят к выводу, что после каждого вызова
erase
все итераторы, указатели и ссылки также должны считаться недействительными.
Недостаточно? Данные контейнера не передаются через интерфейс C, поскольку данная возможность поддерживается только для
vector
(совет 16). Вы не сможете создать экземпляр контейнера с типом
bool
— как будет показано в совете 18,
vector<bool>
не всегда ведет себя как
vector
и никогда не хранит настоящие логические величины. Вы даже не можете рассчитывать на постоянное время вставки-удаления, характерное для
list
, поскольку в
vector
и
deque
эти операции выполняются с линейной сложностью.
Что же остается после всего сказанного? «Обобщенный последовательный контейнер», в котором нельзя использовать
reserve
,
capacity
,
operator[], push_front, pop_front, splice
и вообще любой алгоритм, работающий с итераторами произвольного доступа; контейнер, у которого любой вызов
insert
и
erase
выполняется с линейной сложностью и приводит к недействительности всех итераторов, указателей и ссылок; контейнер, несовместимый с языком С и не позволяющий хранить логические величины. Захочется ли вам использовать подобный контейнер в своем приложении? Вряд ли.
Если умерить амбиции и отказаться от поддержки
list
, вы все равно теряете
reserve
,
capacity
,
push_front
и
pop_front
; вам также придется полагать, что вызовы
insert
и
erase
выполняются с линейной сложностью, а все итераторы, указатели и ссылки становятся недействительными; вы все равно теряете совместимость с С и не можете хранить в контейнере логические величины.
Даже если отказаться от последовательных контейнеров и взяться за ассоциативные контейнеры, дело обстоит не лучше. Написать код, который бы одновременно работал с
set
и
map
, практически невозможно, поскольку в
set
хранятся одиночные объекты, а в
map
хранятся пары объектов. Даже совместимость с
set
и
multiset
(или
map
и
multimap
) обеспечивается с большим трудом. Функция
insert
, которой при вызове передается только значение вставляемого элемента, возвращает разные типы для
set/map
и их multi-аналогов, при этом вы должны избегать любых допущений относительно того, сколько экземпляров данной величины хранится в контейнере. При работе с
map
и
multimap
приходится обходиться без оператора
[]
, поскольку эта функция существует только в
map
.
Согласитесь, игра не стоит свеч. Контейнеры действительно отличаются друг от друга, обладают разными достоинствами и недостатками. Они не были рассчитаны на взаимозаменяемость, и с этим фактом остается только смириться. Любые попытки лишь искушают судьбу, а она этого не любит.
Но рано или поздно наступит день, когда окажется, что первоначальный выбор контейнера был, мягко говоря, не оптимальным, и вы захотите переключиться на другой тип. При изменении типа контейнера нужно не только исправить ошибки, обнаруженные компилятором, но и проанализировать весь код, где он используется, и разобраться, что следует изменить в свете характеристик нового контейнера и правил перехода итераторов, указателей и ссылок в недействительное состояние. Переходя с
vector
на другой тип контейнера, вы уже не сможете рассчитывать на С-совместимую структуру памяти, а при обратном переходе нужно проследить за тем, чтобы контейнер не использовался для хранения
bool
.
Если вы знаете, что тип контейнера в будущем может измениться, эти изменения можно упростить обычным способом — инкапсуляцией. Одно из простейших решений основано на использовании определений
typedef
для типов контейнера и итератора. Следовательно, фрагмент
class Widget{...};
vector<Widget> vw;
Widget bestWidget;
… // Присвоить значение bestWidget
vector<Widget>::iterator i = // Найти Widget с таким же значением,