- •Предварительные замечания
- •Структура книги
- •Глава 6 посвящена понятию производных классов, которое позволяет строить
- •Раздел 3.4 главы 2. Для обозначения справочного руководства применяется
- •1.1 Введение
- •1.2 Парадигмы программирования
- •1.2.1 Процедурное программирование
- •1.2.2 Модульное программирование
- •1.2.3 Абстракция данных
- •1.2.4 Пределы абстракции данных
- •1.2.5 Объектно-ориентированное программирование
- •1.3 "Улучшенный с"
- •1.3.1 Программа и стандартный вывод
- •1.3.2 Переменные и арифметические операции
- •1.3.3 Указатели и массивы
- •1.3.4 Условные операторы и циклы
- •1.3.5 Функции
- •1.3.6 Модули
- •1.4 Поддержка абстракции данных
- •1.4.1 Инициализация и удаление
- •1.4.2 Присваивание и инициализация
- •1.4.3 Шаблоны типа
- •1.4.4 Обработка особых ситуаций
- •1.4.5 Преобразования типов
- •1.4.6 Множественные реализации
- •1.5 Поддержка объектно-ориентированного программирования
- •1.5.1 Механизм вызова
- •1.5.2 Проверка типа
- •1.5.3 Множественное наследование
- •1.5.4 Инкапсуляция
- •1.6 Пределы совершенства
- •* Глава 2. Описания и константы
- •2.1 Описания
- •2.1.1 Область видимости
- •2.1.2 Объекты и адреса
- •2.1.3 Время жизни объектов
- •2.2 Имена
- •2.3 Типы
- •2.3.1 Основные типы
- •2.3.2 Неявное преобразование типа
- •2.3.3 Производные типы
- •2.3.4 Тип void
- •2.3.5 Указатели
- •2.3.6 Массивы
- •2.3.7 Указатели и массивы
- •2.3.8 Структуры
- •2.3.9 Эквивалентность типов
- •2.3.10 Ссылки
- •2.4 Литералы
- •2.4.1 Целые константы
- •2.4.2 Константы с плавающей точкой
- •2.4.3 Символьные константы
- •2.4.4 Строки
- •2.4.5 Нуль
- •2.5 Поименованные константы
- •2.5.1. Перечисления
- •2.6. Экономия памяти
- •2.6.1 Поля
- •2.6.2. Объединения
- •2.7 Упражнения
- •* Глава 3. Выражения и операторы
- •3.1 Калькулятор
- •3.1.1 Анализатор
- •3.1.2 Функция ввода
- •3.1.3 Таблица имен
- •3.1.4 Обработка ошибок
- •3.1.5 Драйвер
- •3.1.6 Параметры командной строки
- •3.2 Сводка операций
- •3.2.1 Скобки
- •3.2.2 Порядок вычислений
- •3.2.3 Инкремент и декремент
- •3.2.4 Поразрядные логические операции
- •3.2.5 Преобразование типа
- •3.2.6 Свободная память
- •3.3 Сводка операторов
- •3.3.1 Выбирающие операторы
- •3.3.2 Оператор goto
- •3.4 Комментарии и расположение текста
- •3.5 Упражнения
- •* Глава 4
- •4.1 Введение
- •4.2 Связывание
- •4.3 Заголовочные файлы
- •4.3.1 Единственный заголовочный файл
- •4.3.2 Множественные заголовочные файлы
- •4.4 Связывание с программами на других языках
- •4.5 Как создать библиотеку
- •4.6 Функции
- •4.6.1 Описания функций
- •4.6.2 Определения функций
- •4.6.3 Передача параметров
- •4.6.4 Возвращаемое значение
- •4.6.5 Параметр-массив
- •4.6.6 Перегрузка имени функции
- •4.6.7 Стандартные значения параметров
- •4.6.8 Неопределенное число параметров
- •4.6.9 Указатель на функцию
- •4.7 Макросредства
- •4.8 Упражнения
- •* Глава 5. Классы
- •5.1 Введение и краткий обзор
- •5.2 Классы и члены
- •5.2.1 Функции-члены
- •5.2.2 Классы
- •5.2.3 Ссылка на себя
- •5.2.4 Инициализация
- •5.2.5 Удаление
- •5.2.6 Подстановка
- •5.3 Интерфейсы и реализации
- •5.3.1 Альтернативные реализации
- •5.3.2 Законченный пример класса
- •5.4 Еще о классах
- •5.4.1 Друзья
- •5.4.2 Уточнение имени члена
- •5.4.3 Вложенные классы
- •5.4.4 Статические члены
- •5.4.5 Указатели на члены
- •5.4.6 Структуры и объединения
- •5.5 Конструкторы и деструкторы
- •5.5.1 Локальные переменные
- •5.5.2 Статическая память
- •5.5.3 Свободная память
- •5.5.4 Объекты класса как члены
- •5.5.5 Массивы объектов класса
- •5.5.6 Небольшие объекты
- •5.6 Упражнения
- •* Глава 6
- •6.1 Введение и краткий обзор
- •6.2 Производные классы
- •6.2.1 Функции-члены
- •6.2.2 Конструкторы и деструкторы
- •6.2.3 Иерархия классов
- •6.2.4 Поля типа
- •6.2.5 Виртуальные функции
- •6.3 Абстрактные классы
- •6.4 Пример законченной программы
- •6.4.1 Монитор экрана
- •6.4.2 Библиотека фигур
- •6.4.3 Прикладная программа
- •6.5 Множественное наследование
- •6.5.1 Множественное вхождение базового класса
- •6.5.2 Разрешение неоднозначности
- •6.5.3 Виртуальные базовые классы
- •6.6 Контроль доступа
- •6.6.1 Защищенные члены
- •6.6.2 Доступ к базовым классам
- •6.7 Свободная память
- •6.7.1 Виртуальные конструкторы
- •6.7.2 Указание размещения
- •6.8 Упражнения
- •* Глава 7
- •7.1 Введение
- •7.2 Операторные функции
- •7.2.1 Бинарные и унарные операции
- •7.2.2 Предопределенные свойства операций
- •7.2.3 Операторные функции и пользовательские типы
- •7.3 Пользовательские операции преобразования типа
- •7.3.1 Конструкторы
- •7.3.2 Операции преобразования
- •7.3.3 Неоднозначности
- •7.4 Литералы
- •7.5 Большие объекты
- •7.6 Присваивание и инициализация
- •7.7 Индексация
- •7.8 Вызов функции
- •7.9 Косвенное обращение
- •7.10 Инкремент и декремент
- •7.11 Строковый класс
- •7.12 Друзья и члены
- •7.13 Предостережения
- •7.14 Упражнения
- •* Глава 8. Шаблоны типа
- •8.1 Введение
- •8.2 Простой шаблон типа
- •8.3 Шаблоны типа для списка
- •8.3.1 Список с принудительной связью
- •8.3.2 Список без принудительной связи
- •8.3.3 Реализация списка
- •8.3.4 Итерация
- •8.4 Шаблоны типа для функций
- •8.4.1 Простой шаблон типа для глобальной функции
- •8.4.2 Производные классы позволяют ввести новые операции
- •8.4.3 Передача операций как параметров функций
- •8.4.4 Неявная передача операций
- •8.4.5 Введение операций с помощью параметров шаблонного класса
- •8.5 Разрешение перегрузки для шаблонной функции
- •8.6 Параметры шаблона типа
- •8.7 Шаблоны типа и производные классы
- •8.7.1 Задание реализации с помощью параметров шаблона
- •8.8 Ассоциативный массив
- •8.9 Упражнения
- •* Глава 9
- •9.1 Обработка ошибок
- •9.1.1 Особые ситуации и традиционная обработка ошибок
- •9.1.2 Другие точки зрения на особые ситуации
- •9.2 Различение особых ситуаций
- •9.3 Имена особых ситуаций
- •9.3.1 Группирование особых ситуаций
- •9.3.2 Производные особые ситуации
- •9.4 Запросы ресурсов
- •9.4.1 Конструкторы и деструкторы
- •9.4.2 Предостережения
- •9.4.3 Исчерпание ресурса
- •9.4.4 Особые ситуации и конструкторы
- •9.5 Особые ситуации могут не быть ошибками
- •9.6 Задание интерфейса
- •9.6.1 Неожиданные особые ситуации
- •9.7 Неперехваченные особые ситуации
- •9.8 Другие способы обработки ошибок
- •9.9 Упражнения
- •* Глава 10. Потоки
- •10.1 Введение
- •10.2 Вывод
- •10.2.1 Вывод встроенных типов
- •10.2.2 Вывод пользовательских типов
- •10.3 Ввод
- •10.3.1 Ввод встроенных типов
- •10.3.2 Состояния потока
- •10.3.3 Ввод пользовательских типов
- •10.4 Форматирование
- •10.4.1 Класс ios
- •10.4.1.1 Связывание потоков
- •10.4.1.2 Поля вывода
- •10.4.1.3 Состояние формата
- •10.4.1.4 Вывод целых
- •10.4.1.5 Выравнивание полей
- •10.4.1.6 Вывод плавающих чисел.
- •10.4.2 Манипуляторы
- •10.4.2.1 Стандартные манипуляторы ввода-вывода
- •10.4.3 Члены ostream
- •10.4.4 Члены istream
- •10.5 Файлы и потоки
- •10.5.1 Закрытие потоков
- •10.5.2 Строковые потоки
- •10.5.3 Буферизация
- •10.6 Ввод-вывод в с
- •10.7 Упражнения
- •* Проектирование и развитие
- •11.1 Введение
- •11.2 Цели и средства
- •11.3 Процесс развития
- •11.3.1 Цикл развития
- •11.3.2 Цели проектирования
- •11.3.3 Шаги проектирования
- •11.3.3.1 Шаг 1: определение классов
- •11.3.3.2 Шаг 2: определение набора операций
- •11.3.3.3 Шаг 3: указание зависимостей
- •11.3.3.4 Шаг 4: определение интерфейсов
- •11.3.3.5 Перестройка иерархии классов
- •11.3.3.6 Использование моделей
- •11.3.4 Эксперимент и анализ
- •11.3.5 Тестирование
- •11.3.6 Сопровождение
- •11.3.7 Эффективность
- •11.4 Управление проектом
- •11.4.1 Повторное использование
- •11.4.2 Размер
- •11.4.3 Человеческий фактор
- •11.5 Свод правил
- •11.6 Список литературы с комментариями
- •12.1 Проектирование и язык программирования.
- •12.1.1 Игнорирование классов
- •12.1.2 Игнорирование наследования
- •12.1.3 Игнорирование статического контроля типов
- •12.1.4 Гибридный проект
- •12.2 Классы
- •12.2.1 Что представляют классы?
- •12.2.2 Иерархии классов
- •12.2.3 Зависимости в рамках иерархии классов.
- •12.2.4 Отношения принадлежности
- •12.2.5 Принадлежность и наследование
- •12.2.6 Отношения использования
- •12.2.7 Отношения внутри класса
- •12.2.7.1 Инварианты
- •12.2.7.2 Инкапсуляция
- •12.2.8 Программируемые отношения
- •12.3 Компоненты
- •12.4 Интерфейсы и реализации
- •12.5 Свод правил
- •* Проектирование библиотек
- •13.1 Введение
- •13.2 Конкретные типы
- •13.3 Абстрактные типы
- •13.4 Узловые классы
- •13.5 Динамическая информация о типе
- •13.5.1 Информация о типе
- •13.5.2 Класс Type_info
- •13.5.3 Как создать систему динамических запросов о типе
- •13.5.4 Расширенная динамическая информация о типе
- •13.5.5 Правильное и неправильное использование динамической
- •13.6 Обширный интерфейс
- •13.7 Каркас области приложения
- •13.8 Интерфейсные классы
- •13.9 Управляющие классы
- •13.10 Управление памятью
- •13.10.1 Сборщик мусора
- •13.10.2 Контейнеры и удаление
- •13.10.3 Функции размещения и освобождения
- •13.11 Упражнения
3.2.4 Поразрядные логические операции
Поразрядные логические операции
& | ^ ~ >> <<
применяются к целым, то есть к объектам типа char, short, int, long и
к их беззнаковым аналогам. Результат операции также будет целым.
Чаще всего поразрядные логические операции используются для
работы с небольшим по величине множеством данных (массивом разрядов).
В этом случае каждый разряд беззнакового целого представляет один
элемент множества, и число элементов определяется количеством разрядов.
Бинарная операция & интерпретируется как пересечение множеств,
операция | как объединение, а операция ^ как разность множеств.
С помощью перечисления можно задать имена элементам множества.
Ниже приведен пример, заимствованный из <iostream.h>:
class ios {
public:
enum io_state {
goodbit=0, eofbit=1, failbit=2, badbit=4
};
// ...
};
Состояние потока можно установить следующим присваиванием:
cout.state = ios::goodbit;
Уточнение именем ios необходимо, потому что определение io_state находится
в классе ios, а также чтобы не возникло коллизий, если пользователь заведет свои
имена наподобие goodbit.
Проверку на корректность потока и успешное окончание операции можно
задать так:
if (cout.state&(ios::badbit|ios::failbit)) // ошибка в потоке
Еще одни скобки необходимы потому, что операция & имеет более высокий
приоритет, чем операция "|".
Функция, обнаружившая конец входного потока, может сообщать об этом так:
cin.state |= ios::eofbit;
Операция |= используется потому, что в потоке уже могла быть ошибка
(т.е. state==ios::badbit), и присваивание
cin.state =ios::eofbit;
могло бы затереть ее признак. Установить отличия в состоянии двух
потоков можно следующим способом:
ios::io_state diff = cin.state^cout.state;
Для таких типов, как io_state, нахождение различий не слишком полезная
операция, но для других сходных типов она может оказаться весьма
полезной. Например, полезно сравнение двух разрядных массива, один из
которых представляет набор всех возможных обрабатываемых прерываний,
а другой - набор прерываний, ожидающих обработки.
Отметим, что использование полей ($$R.9.6) может служить удобным
и более лаконичным способом работы с частями слова, чем сдвиги и
маскирование. С частями слова можно работать и с помощью поразрядных
логических операций. Например, можно выделить средние 16 разрядов
из средины 32-разрядного целого:
unsigned short middle(int a) { return (a>>8)&0xffff; }
Только не путайте поразрядные логические операции с просто логическими
операциями:
&& || !
Результатом последних может быть 0 или 1, и они в основном
используются в условных выражениях операторов if, while или for
($$3.3.1). Например, !0 (не нуль) имеет значение 1, тогда как ~0
(дополнение нуля) представляет собой набор разрядов "все единицы",
который обычно является значением -1 в дополнительном коде.
3.2.5 Преобразование типа
Иногда бывает необходимо явно преобразовать значение одного типа в
значение другого. Результатом явного преобразования будет
значение указанного типа, полученное из значения другого типа.
Например:
float r = float(1);
Здесь перед присваиванием целое значение 1 преобразуется в значение
с плавающей точкой 1.0f. Результат преобразования типа не является
адресом, поэтому ему присваивать нельзя (если только тип не является
ссылкой).
Существуют два вида записи явного преобразования типа:
традиционная запись, как операция приведения в С, например, (double)a
и функциональная запись, например, double(a). Функциональную запись
нельзя использовать для типов, которые не имеют простого имени.
Например, чтобы преобразовать значение в тип указателя, надо или
использовать приведение
char* p = (char*)0777;
или определить новое имя типа:
typedef char* Pchar;
char* p = Pchar(0777);
По мнению автора, функциональная запись в нетривиальных случаях
предпочтительнее. Рассмотрим два эквивалентных примера:
Pname n2 = Pbase(n1->tp)->b_name; // функциональная запись
Pname n3 = ((Pbase)n2->tp)->b_name; // запись с приведением
Поскольку операция -> имеет больший приоритет, чем операция приведения,
последнее выражение выполняется так:
((Pbase)(n2->tp))->b_name
Используя явное преобразование в тип указателя можно выдать данный объект
за объект произвольного типа. Например, присваивание
any_type* p = (any_type*)&some_object;
позволит обращаться к некоторому объекту (some_object) через указатель
p как к объекту произвольного типа (any_type). Тем не менее, если
some_object в действительности имеет тип не any_type, могут получиться
странные и нежелательные результаты.
Если преобразование типа не является необходимым, его вообще следует
избегать. Программы, в которых есть такие преобразования, обычно
труднее понимать, чем программы, их не имеющие. В то же время
программы с явно заданными преобразованиями типа понятнее,
чем программы, которые обходятся без таких преобразований, потому что
не вводят типов для представления понятий более высокого уровня.
Так, например, поступают программы, управляющие регистром устройства с
помощью сдвига и маскирования целых, вместо того, чтобы определить
подходящую структуру (struct) и работать непосредственно с ней
(см. $$2.6.1). Корректность явного преобразования типа часто
существенно зависит от того, насколько программист понимает, как язык
работает с объектами различных типов, и какова специфика данной реализации
языка. Приведем пример:
int i = 1;
char* pc = "asdf";
int* pi = &i;
i = (int)pc;
pc = (char*)i; // осторожно: значение pc может измениться.
// На некоторых машинах sizeof(int)
// меньше, чем sizeof(char*)
pi = (int*)pc;
pc = (char*)pi; // осторожно: pc может измениться
// На некоторых машинах char* имеет не такое
// представление, как int*
Для многих машин эти присваивания ничем не грозят, но для некоторых
результат может быть плачевным. В лучшем случае подобная программа
будет переносимой. Обычно без особого риска можно предположить,
что указатели на различные структуры имеют одинаковое представление.
Далее, произвольный указатель можно присвоить (без явного преобразования
типа) указателю типа void*, а void* может быть явно преобразован
обратно в указатель произвольного типа.
В языке С++ явные преобразования типа оказывается излишними во многих
случаях, когда в С (и других языках) они требуются. Во многих
программах можно вообще обойтись без явных преобразований типа, а во
многих других они могут быть локализованы в нескольких подпрограммах.