使用带有shared_ptr、函数对象的STL算法

Question

我有一组shared_ptr，我想将remove_copy_if 与谓词的自定义函数对象一起使用。我不知道“最好”的方法。现在，我已经开始工作了：

class CellInCol : public std::unary_function<const std::shared_ptr<Cell>,
                                             bool>
{
public:
    CellInCol( size_t col ) : _col( col ) {}
    bool operator() ( const std::shared_ptr<Cell> &a ) const
    {
        return ( a->GetX() == _col );
    }
private:
    size_t _col;
};


    typedef std::set<std::shared_ptr<Cell>, CellSorter> Container;
    Container _grid;
    // initialization omitted...


Puzzle::Container Puzzle::GetCol( size_t c )
{
    Cell::Validate( c, 1, 9 );
    Container col;
    std::remove_copy_if( _grid.begin(), _grid.end(),
                         std::inserter( col, col.begin() ),
                         std::not1( CellInCol( c ) ) );
    return col;
}

我决定对shared_ptr进行常量引用，因为该对象不会保留指针，而且这似乎比shared_ptr的额外副本更有效。

看起来最好只对对象进行常量引用，但我无法编译它。我将其更改为这样，但没有运气：

class CellInCol : public std::unary_function<const Cell,
                                             bool>
{
public:
    CellInCol( size_t col ) : _col( col ) {}

    // note use of const ref to shared_ptr's
    bool operator() ( const Cell &a ) const
    {
        return ( a.GetX() == _col );
    }
private:
    size_t _col;
};

这是 g++ 的输出：

In file included from /usr/include/c++/4.4/algorithm:62,
                 from /usr/include/c++/4.4/valarray:41,
                 from Puzzle.h:5,
                 from Puzzle.cpp:2:
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h: In function ‘_OIter std::remove_copy_if(_IIter, _IIter, _OIter, _Predicate) [with _IIter = std::_Rb_tree_const_iterator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> >, _OIter = std::insert_iterator<std::set<std::shared_ptr<Sudoku::Cell>, Sudoku::CellSorter, std::allocator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> > > >, _Predicate = std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInRow>]’:
Puzzle.cpp:100:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h:938: error: no match for call to ‘(std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInRow>) (const std::shared_ptr<Sudoku::Cell>&)’
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_function.h:357: note: candidates are: bool std::unary_negate<_Predicate>::operator()(const typename _Predicate::argument_type&) const [with _Predicate = Sudoku::<unnamed>::CellInRow]
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h: In function ‘_OIter std::remove_copy_if(_IIter, _IIter, _OIter, _Predicate) [with _IIter = std::_Rb_tree_const_iterator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> >, _OIter = std::insert_iterator<std::set<std::shared_ptr<Sudoku::Cell>, Sudoku::CellSorter, std::allocator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> > > >, _Predicate = std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInCol>]’:
Puzzle.cpp:110:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h:938: error: no match for call to ‘(std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInCol>) (const std::shared_ptr<Sudoku::Cell>&)’
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_function.h:357: note: candidates are: bool std::unary_negate<_Predicate>::operator()(const typename _Predicate::argument_type&) const [with _Predicate = Sudoku::<unnamed>::CellInCol]
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h: In function ‘_OIter std::remove_copy_if(_IIter, _IIter, _OIter, _Predicate) [with _IIter = std::_Rb_tree_const_iterator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> >, _OIter = std::insert_iterator<std::set<std::shared_ptr<Sudoku::Cell>, Sudoku::CellSorter, std::allocator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> > > >, _Predicate = std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInBlock>]’:
Puzzle.cpp:121:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h:938: error: no match for call to ‘(std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellInBlock>) (const std::shared_ptr<Sudoku::Cell>&)’
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_function.h:357: note: candidates are: bool std::unary_negate<_Predicate>::operator()(const typename _Predicate::argument_type&) const [with _Predicate = Sudoku::<unnamed>::CellInBlock]
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h: In function ‘_OIter std::remove_copy_if(_IIter, _IIter, _OIter, _Predicate) [with _IIter = std::_Rb_tree_const_iterator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> >, _OIter = std::insert_iterator<std::set<std::shared_ptr<Sudoku::Cell>, Sudoku::CellSorter, std::allocator<std::shared_ptr<Sudoku::Cell> > > >, _Predicate = std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellIsNeighbor>]’:
Puzzle.cpp:154:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_algo.h:938: error: no match for call to ‘(std::unary_negate<Sudoku::<unnamed>::CellIsNeighbor>) (const std::shared_ptr<Sudoku::Cell>&)’
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_function.h:357: note: candidates are: bool std::unary_negate<_Predicate>::operator()(const typename _Predicate::argument_type&) const [with _Predicate = Sudoku::<unnamed>::CellIsNeighbor]
make: *** [Puzzle.o] Error 1

是否有其他方法可以做到这一点，或者有什么建议？

Answer 1

首先，由于您使用的是 C++0x 功能 (std::shared_ptr)，因此使用 std::copy_if() 以避免调用std::not1。

您编写的第一个函子有效，最小的可编译示例如下所示： https://ideone.com/XhuNu

正如编译器所指出的，第二个函子不起作用，因为它的 argument_type（const Cell）与调用它的参数（const const）之间不匹配std::shared_ptr&。

这根本就不是容器所含的东西！据目前所知，这些 Cell 对象甚至可能不可复制。

如果容器是一组 Cell，而不是一组指向 Cell 的共享指针，那么使用第二个函子确实会更好。无论如何，避免对象的共享所有权被认为是良好的设计。

使用第二个函子测试运行进行编译的示例代码

#include <set>
#include <functional>
#include <algorithm>
#include <iostream>

struct Cell {
        int mX;
        Cell(int x) : mX(x) {}
        size_t GetX() const { return mX;}
};
struct CellSorter {
        bool operator()(const Cell& l, const Cell& r) const
        {
                return l.GetX() < r.GetX();
        }
};

// your second functor begins
class CellInCol : public std::unary_function<const Cell,
                                             bool>
{
public:
    CellInCol( size_t col ) : _col( col ) {}

    // note use of const ref to shared_ptr's
    bool operator() ( const Cell &a ) const
    {
        return ( a.GetX() == _col );
    }
private:
    size_t _col;
};
// your second functor ends

int main()
{
    typedef std::set<Cell, CellSorter> Container;
    Container _grid = {Cell(1), Cell(2), Cell(7), Cell(10)};
    Container col;
    size_t c = 7;
    std::remove_copy_if( _grid.begin(), _grid.end(),
                         std::inserter( col, col.begin() ),
                         std::not1( CellInCol( c ) ) );
    std::cout << "col has " << col.size() << " elements\n"
              << "the first element is " << col.begin()->GetX() << '\n';
}

：https://ideone.com/kLiFn

Answer 2

您可以使用 boost::make_indirect_iterator 使 std::remove_copy_if 在 Cell 上工作，而不是在 shared_ptr 上工作s。但是，由于该算法将直接处理 Cell ，因此输出迭代器也必须采用 Cell 而不是 shared_ptr 。这意味着输出集合必须是 Cell 的集合。

如果您想存储 shared_ptr，则必须以某种方式转换谓词。您可以使用 boost::lambda 来做到这一点。

Cubbi 的示例修改为使用 boost::lambda：

#include <memory>
#include <set>
#include <functional>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/lambda/lambda.hpp>
#include <boost/lambda/bind.hpp>


struct Cell {
        int mX;
        Cell(int x) : mX(x) {}
        size_t GetX() const { return mX;}
};
struct CellSorter {
        bool operator()(const boost::shared_ptr<Cell>& l, const boost::shared_ptr<Cell>& r) const
        {
                return l->GetX() < r->GetX();
        }
};

class CellInCol : public std::unary_function<Cell, bool>
{
public:
    CellInCol( size_t col ) : _col( col ) {}

    // note use of const ref to shared_ptr's
    bool operator() ( const Cell &a ) const
    {
        return ( a.GetX() == _col );
    }
private:
    size_t _col;
};

int main()
{
    typedef std::set<boost::shared_ptr<Cell>, CellSorter> Container;
    Container _grid;
    _grid.insert( boost::shared_ptr<Cell>(new Cell(1)));
    _grid.insert( boost::shared_ptr<Cell>(new Cell(2)));
    _grid.insert( boost::shared_ptr<Cell>(new Cell(7)));
    _grid.insert( boost::shared_ptr<Cell>(new Cell(10)));
    Container col;
    size_t c = 7;

    std::remove_copy_if(
        _grid.begin(),
        _grid.end(),
        std::inserter( col, col.begin() ),
        !boost::lambda::bind(CellInCol(c), *boost::lambda::_1) // <------ :^)
    );

    std::cout << "col has " << col.size() << " elements\n"
              << " the first element is " << (*col.begin())->GetX() << '\n';
}

（ideone 的 C++0x 编译器不知道它是 boost，所以我将 std::shared_ptr 更改为 boost::shared_ptr，但这应该没有什么区别)

http://www.ideone.com/mtMUj

ps：

我决定对shared_ptr进行常量引用，因为该对象不会保留指针，而且这似乎比shared_ptr的额外副本更有效。

是的，您应该（几乎）总是将shared_ptr作为const引用传递，这会产生巨大的差异。在具有线程的平台上复制 shared_ptr 意味着至少一条原子指令（CAS、原子增量或类似指令），而这些指令可能相当昂贵。 （当然，销毁副本的代价同样昂贵）

我能想到的唯一例外是该函数是否会复制shared_ptr。在这种情况下，您可以按值获取它并使用 swap() 来“复制”它，或者提供右值引用重载。 （如果函数不总是复制shared_ptr，则右值引用重载将是首选解决方案）。

当然，如果该函数无论如何都很昂贵，那并没有什么大的区别，但如果它是一个非常便宜的函数，可能会被内联并在大腿循环中调用，那么差异可能会非常明显。