STL模板和算法的C++实践

Question

我已经实现了以下的程序，为一个练习的STL模板和算法的作业。我所做的就是实现用于打印空文件、非空文件等的代码。我想知道是否有任何方法使代码更加优化。

注:根据本校的要求(必须遵守)：

• 注释“助手函数”的代码不应该修改。这些是empty_check()，split()和print_filename()。
• 注释为“可以修改”的函数意味着可以修改该函数中的代码。
• 不应修改int main()
• 不允许额外的标题。
• 没有任何新的复杂类型或模板的定义
• 不使用除辅助函数以外的其他函数。
• 不使用lambda表达式。
• 不使用操作符：
  • . (成员访问)
  • -> (通过指针进行成员访问)
  • * (去引用)

• 不使用显式迭代(for、while、do while)或选择(if、switch、?:)语句或运算符。
• 不使用关键字auto。
• 不使用std::cout、std::cerr或执行文本打印的任何其他函数。我将不得不使用提供的助手函数来完成它。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <utility>

using name_file = std::string;
using sizeFile = size_t;
using record_in_file = std::pair<name_file, sizeFile>;
using file_datas = std::map<name_file, sizeFile>;

bool empty_check( //helper function
    const record_in_file& dataRecord,
    bool true_if_its_not
)
{
    sizeFile size;
    std::tie(std::ignore, size) = dataRecord;
    bool result = (size == 0);
    if (true_if_its_not)
    {
        result = !result;
    }
    return result;
}

name_file split(const record_in_file& dataRecord) //helper function
{
    name_file name;
    std::tie(name, std::ignore) = dataRecord;
    return name;
}

void print_filename(const name_file& name1) //helper function
{
    std::cout << " * " << name1 << std::endl;
}

void file_names_print(const file_datas& map1) //can modify 
{
    std::vector<name_file> files;
    std::transform(std::begin(map1), std::end(map1), std::back_inserter(files), split);
    std::for_each(std::begin(files), std::end(files), print_filename);
}

size_t files_un_empty_print(const file_datas& map1) //can modify
{
    std::vector<record_in_file> files;
    std::copy_if(std::begin(map1), std::end(map1), std::back_inserter(files),
        std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));
    std::vector<name_file> file_names;
    std::transform(std::begin(files), std::end(files), std::back_inserter(file_names),
        split);
    std::for_each(std::begin(file_names), std::end(file_names), print_filename);

    return std::count_if(std::begin(map1), std::end(map1),
        std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));
}

size_t files_empty_print(const file_datas& map1) //can modify
{
    std::vector<record_in_file> files;
    std::copy_if(std::begin(map1), std::end(map1), std::back_inserter(files),
        std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, false));

    std::vector<name_file> file_names;
    std::transform(std::begin(files), std::end(files), std::back_inserter(file_names),
        split);

    std::for_each(std::begin(file_names), std::end(file_names), print_filename);

    return std::count_if(std::begin(map1), std::end(map1),
        std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, false));
}

std::tuple<file_datas&>  get_param(file_datas& map1) //can modify
{
    return std::forward_as_tuple<file_datas&>(map1);
}

void empty_removal(file_datas& map1) //can modify
{
    std::vector<record_in_file> files;
    std::copy_if(std::begin(map1), std::end(map1), std::back_inserter(files),
        std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));

    file_datas n_map{ std::begin(files),std::end(files) };

    std::swap(map1, n_map);
}


int main()
{
    file_datas map = {
        {"readme.txt", 2000},
        {"main.exe", 10000},
        {"save.bak", 0},
        {"library.dll", 1243},
        {"0.res", 121100},
        {"1.res", 121100},
        {"2.res", 115600},
        {"errors.log", 0}
    };

    std::cout << "Files:" << std::endl;
    file_names_print(map);
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "Files that are not empty:" << std::endl;
    size_t Count_of_unemptyFiles = files_un_empty_print(map);
    std::cout
        << " There are "
        << Count_of_unemptyFiles
        << " non-empty files.\n"
        << std::endl;

    std::cout << "Files that are empty:" << std::endl;
    size_t Count_of_emptyFiles = files_empty_print(map);
    std::cout
        << " There are "
        << Count_of_emptyFiles
        << " empty files.\n"
        << std::endl;

    std::cout << "Files after removing the empty ones:" << std::endl;
    auto parameters = get_param(map);
    std::apply(empty_removal, parameters);
    file_names_print(map);
}
```

Answer 1

避免创建临时向量

您应该避免创建不必要的临时向量。例如，在file_names_print()中，可以使用嵌套的std::bind()来避免向量files：

void file_names_print(const file_datas& map1) //can modify 
{
    std::for_each(std::begin(map1), std::end(map1),
                  std::bind(print_filename, std::bind(split, std::placeholders::_1)));
}

这可以用所有的std::transform() + std::for_each()组合来完成。考虑到您的限制，我看不出如何避免std::copy_if的临时向量。

避免不必要的计数

在使用std::copy_if()的情况下，不再需要调用std::count_if()来计数原始输入中的匹配元素，只需获得临时向量的std::size()即可。例如：

size_t files_un_empty_print(const file_datas& map1) //can modify
{
    std::vector<record_in_file> files;
    std::copy_if(std::begin(map1), std::end(map1), std::back_inserter(files), std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));
    std::for_each(std::begin(files), std::end(files), std::bind(print_filename, std::bind(split, std::placeholders::_1)));

    return std::size(files);
}

从容器

中删除元素

如果您可以使用C++20，那么只需编写：

void empty_removal(file_datas& map1) //can modify
{
    std::erase_if(map1, std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));
}

如果您不能使用C++20，那么典型的方法是使用for-loop对匹配的元素调用erase()。当然，你被限制不能这样做，然后你确实必须复制。

直接复制到std::map

中

在empty_removal()中，首先创建文件的std::vector，然后将其转换为映射。可以通过创建一个空的std::map并插入以下内容来避免这种情况：

void empty_removal(file_datas& map1) //can modify
{
    file_datas files;
    std::copy_if(std::begin(map1), std::end(map1),
                std::inserter(files, std::end(files)),
                std::bind(empty_check, std::placeholders::_1, true));

    std::swap(map1, files);
}

关于这些限制的

这可能是一种强迫您使用STL算法的方法，但是有几个缺点。不幸的是，由于您必须将多个迭代器传递给STL算法，并且永远不会将容器作为返回值，因此很难组合多个STL算法。然后，您必须使用中间副本，这是非常低效的。然后，射程基础for循环播放通常更清晰、更高效。在现实世界中，您将能够使用C++提供的所有工具，并选择最适合该任务的工具。您可能会将for-loops、算法和lambda结合在一起。

Answer 2

很抱歉，我的评论有点简短，但是，我今天的时间有限。我的评论不像G.Sliepen的那么技术性，而是更多地关注代码风格。

更喜欢一致的名称

查看列表后的前两行，包括：

using name_file = std::string;
using sizeFile = size_t;
...

选择一种风格(two_words，twoWords，TwoWords等)在你的代码中坚持使用它。

选择提高代码可读性和遵循正确语法

的名称

size_t files_un_empty_print(const file_datas& map1);  // what does "files_un_empty" mean?
void file_names_print(const file_datas& map1);        // what is "map_1"?
bool empty_check(
    const record_in_file& dataRecord,
    bool true_if_its_not // "is_empty" is concise and better communicates the intent
);
void empty_removal(file_datas& map1);  // "remove" or "delete_empty_files" are clearer

关于正确语法的第二点，我认为这可能是无关紧要的挑剔之处，但是，如果您在选择名称时可以使用适当的英语语法，请这样做：

using name_file = std::string;  // "file_name" is a more natural and familiar way to say the same thing
using file_datas = std::map<name_file, sizeFile>;  // the word "data" is plural

您的代码中可能有其他示例，但这应该说明这一点。

使用声明

您创建了一个别名：

using sizeFile = size_t;

然后返回到使用size_t：

size_t files_un_empty_print(const file_datas& map1);