Прежде всего необходимо избавиться от мысли о написании класса, сравнивающего строки без учета регистра. Да, с технической точки зрения это более или менее возможно. Тип std:: string стандартной библиотеки в действительности является синонимом для типа std::basic_string
Вы не сможете выполнять операции ввода-вывода или это потребует больших дополнительных хлопот. Классы ввода-вывода стандартной библиотеки (такие как std:: basic_istream и std::basic_ostream) специализируются по двум начальным параметрам std::basic_string (а std::ostream всего лишь является синонимом для std::basic_ostreanKchar,char_traits
Игнорирование регистра символов является не свойством объекта, а лишь контекстом его использования. Вполне возможно, что в одном контексте строки должны интерпретироваться с учетом регистра, а в другом контексте регистр должен игнорироваться (например, при установке соответствующего режима пользователем).
Решение не соответствует канонам. Класс char_traits, как и все классы характеристик[5], прост, компактен и не содержит информации состояния. Как будет показано ниже, правильная реализация сравнений без учета регистра не отвечает ни одному из этих критериев.
Этого вообще не достаточно. Даже если все функции basic_string будут игнорировать регистр, это никак не отразится на использовании внешних обобщенных алгоритмов, таких как std::search и std::find_end. Кроме того, такое решение перестает работать, если по соображениям эффективности перейти от контейнера объектов basicstring к таблице строк.
Более правильное решение, которое лучше соответствует архитектуре стандартной библиотеки, заключается в том, чтобы игнорировать регистр символов только в тех случаях, когда это действительно необходимо. Не стоит возиться с такими функциями контейнера string, как string::find_first или string::rfind; они лишь дублируют функциональные возможности, уже поддерживаемые внешними обобщенными алгоритмами. С другой стороны, алгоритмы обладают достаточной гибкостью, что позволяет реализовать в них поддержку сравнений строк без учета регистра. Например, чтобы отсортировать коллекцию строк без учета регистра, достаточно передать алгоритму працильный объект функции сравнения:
std::sort(С.begin(), С.end().compare_wi thout_case);
Написанию таких объектов и посвящена эта статья.
Первая попытка
Существует несколько способов упорядочения слов по алфавиту. Зайдите в книжный магазин и посмотрите, как расставлены книги на полках. Предшествует ли имя
1 См. статью Александреску A. (Andrei Alexandrescu) в майском номере «С++ Report» за 2000 г. [19].
Mary McCarthy имени Bernard Malamud или следует после него? (В действительности это лишь вопрос привычки, я встречал оба варианта.) Впрочем, простейший способ сравнения строк хорошо знаком нам по школе: речь идет о лексикографическом, или «словарном», сравнении, основанном на последовательном сравнений отдельных символов двух строк.
Лексикографический критерий сравнения может оказаться неподходящим для некоторых специфических ситуаций. Более того, единого критерия вообще не существует — например, имена людей и географические названия иногда сортируются по разным критериям. С другой стороны, в большинстве случаев лексикографический критерий подходит, поэтому он был заложен в основу механизма строковых сравнений в С++. Строка представляет собой последовательность символов. Если объекты х и у относятся к типу std:: string, то выражение х<у эквивалентно выражению
std:: lexicographical_compare(x.begin(),x.end(), y.begin(), y.end())В приведенном выражении алгоритм lexicographical_compare сравнивает отдельные символы оператором <, однако существует другая версия lexicographical_ compare, позволяющая задать пользовательский критерий сравнения символов. Она вызывается с пятью аргументами вместо четырех; в последнем аргументе передается объект функции, двоичный предикат, определяющий, какой из двух символов предшествует другому. Таким образом, для сравнения строк без учета регистра на базе lexicographical_compare достаточно объединить этот алгоритм с объектом функции, игнорирующим различия в регистре символов.
Распространенный принцип сравнения двух символов без учета регистра заключается в том, чтобы преобразовать оба символа к верхнему регистру и срац-нить результаты. Ниже приведена тривиальная формулировка этой идеи в виде объекта функции С++ с использованием хорошо известной функции toupper из стандартной библиотеки С:
struct lt_nocase :public std::binary_function{ bool operator() (char x.char y) const{return std::toupper(static_cast(x))< std::toupper(static_cast(y)); }};«
У каждой сложной задачи есть решение простое, элегантное и... неправильноеint main() {const char* si = "GEW\334RZTRAMINER";const char* s2 = "gew\374rztraminer";printf("sl=%s, s2=%s\n",s1,s2);printf("sl std: lexicographical_compare(s1,s1+14,s2,s2+14,lt_nocase()) ?"true":"false"):}Попробуйте запустить эту программу в своей системе. На моем компьютере (Silicon Graphics О2 с системой IRIX 6.5) результат выглядел так:
sl=GEWURZTRAMINER,s2=gewQrztraminerslСтранно... Разве при сравнении без учета регистра «GEWURZTRAMINER» и «gewurztraminer» не должны быть равными? И еще возможен вариант с небольшой модификацией: если перед командой printf вставить строку
setlocale(LC_ALL,"de");результат неожиданно изменяется:
sl=GEW0RZTRAMINER,s2=gewurztraminerslЗадача сравнения строк без учета регистра сложнее, чем кажется сначала. Работа элементарной на первый взгляд программы в огромной степени зависит от того, о чем многие из нас предпочли бы забыть. Речь идет о локальном контексте.
Локальный контекст
Символьный тип char в действительности представляется самым обычным целым числом. Это число можно интерпретировать как символ, но такая интерпретация ни в коем случае не является универсальной. Что должно соответствовать конкретному числу — буква, знак препинания, непечатаемый управляющий символ?
На этот вопрос невозможно дать однозначный ответ. Более того, с точки зрения базовых языков С и С++ различия между этими категориями символов не так уж существенны и проявляются лишь в некоторых библиотечных функциях: например, функция isalpha проверяет, является ли символ буквой, а функция toupper переводит символы нижнего регистра в верхний регистр и оставляет без изменений буквы верхнего регистра и символы, не являющиеся буквами. Подобная классификация символов определяется особенностями культурной и лингвистической среды. В английском языке действуют одни правила, по которым буквенные символы отличаются от «не буквенных», в шведском — другие и т. д. Преобразование из нижнего регистра в верхний имеет один смысл в латинском алфавите, другой — в кириллице, и вообще не имеет смысла в иврите.
По умолчанию функции обработки символов работают с кодировкой, подходящей для простого английского текста. Символ '\374' не изменяется функцией toupper, поскольку он не считается буквой; в некоторых системах при выводе он имеет вид ü, но для библиотечной функции С, работающей с английским текстом, это несущественно. В кодировке ASCII нет символа ü. Команда
setlocale(LC_ALL,"de"):сообщает библиотеке С о переходе на немецкие правила (по крайней мере в системе IRIX — имена локальных контекстов не стандартизованы). В немецком языке есть символ ü, поэтому функция toupper преобразует ü в Ü.
У любого нормального программиста этот факт вызывает обоснованное беспокойство. Оказывается, простая функция toupper, вызываемая с одним аргументом, зависит еще и от глобальной переменной — хуже того, от скрытой глобальной переменной. Это приводит к стандартной проблеме: на работу функции, использующей toupper, теоретически может повлиять любая другая функция во всей программе.
При использовании toupper для сравнения строк без учета регистра результат может быть катастрофическим. Предположим, у вас имеется алгоритм, получающий отсортированный, список (скажем, binary_search); все работает нормально, как вдруг новый локальный контекст на ходу изменяет порядок сортировки. Такой код не подходит для многократного использования. Более того, он вообще едва ли способен принести практическую пользу. Его нельзя применить в библиотеке — библиотеки используются множеством разных программ, не только теми, которые никогда не вызывают функцию setlocalе. Возможно, вам удастся применить его в какой-нибудь большой программе, но это приводит к проблемам сопровождения. Возможно, вам удастся проследить за тем, чтобы все остальные модули не вызывали setlocalе, но как предотвратить вызов setlocalе модулем, который появится только в следующей версии программы?