- •Содержание
- •Благодарности
- •Как читать эту книгу
- •Несколько слов о стиле программирования
- •Переменные и константы
- •const
- •Стековые и динамические объекты
- •Области действия и функции
- •Области действия
- •Перегрузка
- •Видимость
- •Типы и операторы
- •Конструкторы
- •Деструкторы
- •Присваивание
- •Перегрузка операторов
- •Что такое шаблоны и зачем они нужны?
- •Проблемы
- •Обходные решения
- •Синтаксис шаблонов
- •Параметризованные типы
- •Параметризованные функции
- •Параметризованные функции классов
- •Передача параметра
- •Шаблоны с несколькими параметрами
- •Долой вложенные параметризованные типы!
- •Наследование
- •Комбинации простых и параметризованных типов
- •Небезопасные типы в открытых базовых классах
- •Небезопасные типы в закрытых базовых классах
- •Небезопасные типы в переменных класса
- •Глава 4. Исключения
- •Обработка исключений в стандарте ANSI
- •Синтаксис инициирования исключений
- •Синтаксис перехвата исключений
- •Конструкторы и деструкторы
- •Нестандартная обработка исключений
- •Условные обозначения
- •Глава 5. Умные указатели
- •Глупые указатели
- •Умные указатели как идиома
- •Оператор ->
- •Параметризованные умные указатели
- •Иерархия умных указателей
- •Арифметические операции с указателями
- •Во что обходится умный указатель?
- •Применения
- •Разыменование значения NULL
- •Отладка и трассировка
- •Кэширование
- •Семантика ведущих указателей
- •Конструирование
- •Уничтожение
- •Копирование
- •Присваивание
- •Прототип шаблона ведущего указателя
- •Дескрипторы в C++
- •Что же получается?
- •Подсчет объектов
- •Указатели только для чтения
- •Указатели для чтения/записи
- •Интерфейсные указатели
- •Дублирование интерфейса
- •Маскировка указываемого объекта
- •Изменение интерфейса
- •Грани
- •Преобразование указываемого объекта в грань
- •Кристаллы
- •Вариации на тему граней
- •Инкапсуляция указываемого объекта
- •Проверка граней
- •Обеспечение согласованности
- •Грани и ведущие указатели
- •Переходные типы
- •Полиморфные указываемые объекты
- •Выбор типа указываемого объекта во время конструирования
- •Изменение указываемого объекта во время выполнения программы
- •Посредники
- •Функторы
- •Массивы и оператор []
- •Проверка границ и присваивание
- •Оператор [] с нецелыми аргументами
- •Имитация многомерных массивов
- •Множественные перегрузки оператора []
- •Виртуальный оператор []
- •Курсоры
- •Простой класс разреженного массива
- •Курсоры и разреженные массивы
- •Операторы преобразования и оператор ->
- •Итераторы
- •Активные итераторы
- •Пассивные итераторы
- •Что лучше?
- •Убогие, но распространенные варианты
- •Лучшие варианты
- •Итератор абстрактного массива
- •Операторы коллекций
- •Мудрые курсоры и надежность итераторов
- •Частные копии коллекций
- •Внутренние и внешние итераторы
- •Временная пометка
- •Пример
- •Тернистые пути дизайна
- •Транзакции
- •Отмена
- •Хватит?
- •Образы и указатели
- •Простой указатель образов
- •Стеки образов
- •Образы автоматических объектов
- •Образы указателей
- •Комбинации и вариации
- •Транзакции и отмена
- •Транзакции и блокировки
- •Класс ConstPtr
- •Класс LockPtr
- •Создание и уничтожение объектов
- •Упрощенное создание объектов
- •Отмена
- •Варианты
- •Вложенные блокировки
- •Взаимные блокировки и очереди
- •Многоуровневая отмена
- •Оптимизация объема
- •Несколько прощальных слов
- •Часть 3. Снова о типах
- •Гомоморфные иерархии классов
- •Взаимозаменяемость производных классов
- •Нормальное наследование
- •Инкапсуляция производных классов
- •Множественная передача
- •Двойная передача
- •Гетероморфная двойная передача
- •Передача более высокого порядка
- •Группировка передач и преобразования
- •Производящие функции
- •make-функции
- •Символические классы и перегруженные make-функции
- •Оптимизация с применением производящих функций
- •Локализованное использование производящих функций
- •Уничтожающие функции
- •Снова о двойной передаче: промежуточные базовые классы
- •Объекты классов
- •Информация о классе
- •Еще несколько слов об уничтожающих функциях
- •Определение класса по объекту
- •Представители
- •Основные концепции
- •Инкапсуляция указателей и указываемых объектов
- •Производящие функции
- •Ссылки на указатели
- •Неведущие указатели
- •Ведущие указатели
- •Снова о двойной передаче
- •Удвоенная двойная передача
- •Самомодификация и переходимость
- •Множественная двойная передача
- •Применение невидимых указателей
- •Кэширование
- •Распределенные объекты и посредники
- •Нетривиальные распределенные архитектуры
- •Часть 4. Управление памятью
- •Перегрузка операторов new и delete
- •Простой список свободной памяти
- •Наследование операторов new и delete
- •Аргументы оператора new
- •Конструирование с разделением фаз
- •Уничтожение с разделением фаз
- •Кто управляет выделением памяти?
- •Глобальное управление
- •Выделение и освобождение памяти в классах
- •Объекты классов и производящие функции
- •Управление памятью под руководством клиента
- •Управление памятью с применением ведущих указателей
- •Перспективы
- •Строительные блоки
- •Поблочное освобождение памяти
- •Скрытая информация
- •Подсчет ссылок
- •Базовый класс с подсчетом ссылок
- •Ведущие указатели с подсчетом ссылок
- •Дескрипторы с подсчетом ссылок
- •Трудности подсчета ссылок
- •Подсчет ссылок и ведущие указатели
- •Деление по классам
- •Деление по размеру
- •Деление по средствам доступа
- •Пространства стека и кучи
- •Поиск указателей
- •Мама, откуда берутся указатели?
- •Поиск указателей
- •Дескрипторы, повсюду дескрипторы
- •Общее описание архитектуры
- •Ведущие указатели
- •Вариации
- •Оптимизация в особых ситуациях
- •Алгоритм Бейкера
- •Пространства объектов
- •Последовательное копирование
- •Внешние объекты
- •Алгоритм Бейкера: уход и кормление в C++
- •Уплотнение на месте
- •Базовый класс VoidPtr
- •Пул ведущих указателей
- •Итератор ведущих указателей
- •Алгоритм уплотнения
- •Оптимизация
- •Перспективы
- •Глава 16. Сборка мусора
- •Доступность
- •Периметр
- •Внутри периметра
- •Анализ экземпляров
- •Перебор графа объектов
- •Сборка мусора по алгоритму Бейкера
- •Шаблон слабого дескриптора
- •Шаблон сильного дескриптора
- •Итераторы ведущих указателей
- •Перебор указателей
- •Оптимизация
- •Внешние объекты
- •Множественные пространства
- •Сборка мусора и уплотнение на месте
- •Нужно ли вызывать деструкторы?
- •Только для профессиональных каскадеров
- •Организация памяти
- •Поиск периметра
- •Перебор внутри периметра
- •Сборка мусора
- •Последовательная сборка мусора
- •Итоговые перспективы
166
{reutrn n3.fn2(n1, *this); }
//И т.д. для всех типов в первой позиции
//‘this’ – неявный третий аргумент
virtual Number& fn2(Integer& n1, Integer& n2)
{
// Настоящая реализация – известны все три аргумента
}
//И т.д. для всех сочетаний
public:
//‘this’ – заданный первый аргумент virtual Number& fn(Number& n2, Number& n3)
{return n2.fn1(*this, n3); }
};
Такой вариант, как и двойная передача, обычно работает быстрее других предлагаемых архитектур. Все делается за три элементарных переходя через v-таблицы, а это намного быстрее, чем хеширование и просмотр таблиц. Однако он некрасив и быстро становится неуправляемым. Возьмите решение с двойной передачей и вообразите, что его сложность начинает возрастать по экспоненте; вы получите некоторое представление о том, с чем связано поддержание такой структуры.
Описанная методика применима и к гетероморфным иерархиям, хотя в результате у вас получится «программа-кузнечик»: она совершает головокружительные прыжки из стороны в сторону. Если вы проделаете нечто подобное в нетривиальной ситуации, в день сдачи программы прихватите пончиков или коробку конфет и будьте необычайно любезны со своими коллегами. Даже если это оптимальное решение, его наверняка сочтут… как бы это сказать… в лучшем случае, спорным.
Если функция имеет больше двух аргументов, число сочетаний растет быстрее, чем грибы после дождя. Организуя множественную передачу для нескольких аргументов, серьезно подумайте над описанными ниже приемами группировки, уменьшающими количество сочетаний.
Группировка передач и преобразования
В реальной жизни редко встречаются уникальные реализации для всех сочетаний левого и правого операндов. Например, в любой операции с участием комплексного и какого-то другог числа результат будет комплексным. Преобразование некомплексного аргумента в комплексный сокращает количество диспетчерских функций. Процесс сокращения матрицы передач я описываю общим термином группировка (clustering). На самом деле для большинства задач не существует элегантного, универсального и притом головокружительно быстрого способа группировки. К тому же эти способы практически никак не связаны с синтаксисом или идиомами С++. Они либо требуют знания типов (тема, к которой мы вернемся в следующей главе), либо основаны на логике if/then/else или switch/case, которой мы пытаемся всячески избегать в этой части.
Существут два основных подхода:
1. Использовать иерархию классов для обслуживания нескольких сочетаний различных типов аргументов одной реализацией.
2.Сформировать иерархию преобразований и преобразовать один или оба аргумента к более универсальному типу, после чего выполнить передачу.
Их нетрудно спутать, но на самом деле они отличаются.
Группировка в базовых классах
Первый подход обычно связан с созданием специфической иерархии классов, которая отображает структуру групп. При этом диспетчерские функции поддерживаются только на высоких уровнях иерархии классов. При поиске сигнатур компилятор автоматически «преобразует» производные классы к промежуточным базовым классам. Такой вариант хорошо подходит лишь для не очень глубоких
167
иерархий, поскольку при совпадении сигнатуры в двух базовых классах компилятор начнет кричать «Караул, неоднозначность!».
class foo { ... };
class bar : public foo { ... }; class banana : public bar { ... };
void fn(bar&); |
|
void fn(foo&); |
|
fn(*(new banana)); |
// Неоднозначность! Ха-ха-ха! |
Компиляторы обожают подобные шутки, поскольку они могут ждать и не сообщать об ошибке до тех пор, пока им не встретится заветное сочетание типов. Если бы существовала перегрузка fn() для аргумента banana&, никаких проблем не возникло бы — компилятор всегда предпочитает точное совпадение преобразованию. Но тогда пропадает весь смысл группировки посредством автоматического преобразования к базовому классу.
Отделение типов от иерархии классов
Второй подход сопровождается мучительными логическими построениями. Перед выполнением передачи аргументы преобразуются от специализированных типов к более универсальным. Например, при любой операции, в которой учавствует комплексное число (Complex), второй аргумент заранее преобразуется к типу Complex. Тем самым из матрицы фактически исключается целая строка и столбец. Если ни один из аргументов не является комплексным, мы ищем среди них вещественный (Real); если он будет найден, второй аргумент также преобразуется в Real. Если не будут найдены ни Complex, ни Real, ищем Rational и т.д. Подобная иерархия преобразований — от Integer (или чего угодно) к Rational, затем Real и Complex — не совпадает с иерархией классов, поскольку было бы глупо порождать легкий Integer от тяжеловесного Complex. Кстати, весьма интересный вопрос: почему иерархии типов (в данном случае числовых) часто плохо укладываются в иерархии классов, основанных на общих свойствах?
Это еще не все
Конечно, только что описанная методика передачи имеет некоторые недостатки. Во-первых, производные классы не удается нормально инкапсулировать, поскольку их все приходится перечислять в интерфейсах диспетчерских функций базового класса. В сущности, чтобы не вводить код типа, видимый широкой публике, мы выставили на всеобщее обозрение все производные типы — не очень хороший компромисс. Во-вторых, что произойдет с оператором вроде +=? Если в программе встречается Integer+=Complex, результат будет иметь тип Complex, а мы пока не располагаем средствами для преобразования типа «на месте».
В главах 11 и 12 обе проблемы будут решены для гомоморфных иерархий классов, хотя приведенные методики обобщаются и для других ситуаций (скажем, для упомянутой выше проблемы с классами Event/View). А пока лишь скажу, что описанные в этой главе приемы приносят непосредственную пользу в тех ситуациях, когда на первое место выходит быстродействие, а не инкапсуляция. Два перехода по v-таблицам почти всегда работают быстрее традиционных подходов.
Наконец, не удивляло ли вас то, как наши функции возвращали Number&?
Number& Integer::operator+(const Integer& n)
{
// Ниже приведен псевдокод
if (i + n.i слишком велико для int) { return ЦелоеСПовышенной точностью
}
else return Integer(i + n.i);
}
Возвращение ссылок на переменную величину — дело опасное. Многие компиляторы пускают в расход возвращаемую величину до того, как вам удастся ее использовать. Выделение памяти под
168
возвращаемый объект оператором new (вместо стека) решает проблему, поскольку величина заведомо остается жить после завершения функции. Но тогда возникают проблемы с управлением памятью — когда и как удалять возвращаемую величину? Чтобы решить ее, нам понадобится материал глав 11 и 12, а также одна из методик управления памятью (скажем, подсчет ссылок), рассматриваемых в последней части книги.
Итак, приведенной в этой главе информации хватит для решения простых проблем (например, связанных с событиями и видами), но она лишь закладывает основу для построения более общих решений.
- #08.05.20136.97 Mб16W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - FORTRAN NUMERICAL RECIPES (Fortran 77) Vol.1.djvu
- #08.05.20133.43 Mб20W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - FORTRAN NUMERICAL RECIPES (Fortran 90) Vol.2.djvu
- #08.05.201310.54 Mб22W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - NUMERICAL RECIPES IN C.djvu
- #
- #
- #
- #
- #