Штерн В. - Основы C++. Методы программной инженерии - 2003

Когда параметры передаются по ссылке и модифицируются внутри функции, действуют те же ограничения, что и при передаче по указателю, в частности,

Круглые скобки здесь важны, так как операция-селектор имеет более высокий приоритет, чем разыменование. Выражение без скобок, например, *a1.num будет понято компилятором не как (*a1).num, а как *(a1.bal), что не имеет смысла. Во-первых, выражение *a1.bal незаконно, так как указатель a1 не может рабо­ тать с селектором-точкой. Во-вторых, даже если бы выражение a1. bal было до­ пустимым, поле bal имеет тип double, а разыменовать значение double, понятно, нельзя — это должен быть указатель.

Применение разыменования и селектора-точки — метод вполне законный, но большинство программистов чувствуют себя вполне комфортно, переключаясь с одной операции-селектора на другую, и не нуждаются в единообразии. Если все время использовать операцию-стрелку, могут подумать, что вы знаете С+ + вовсе не так хорошо, как утверждаете.

В функции swapAccountsO структуры передаются по указателю, а не по значе­ нию, поскольку фактические аргументы должны изменяться в результате переста­ новки. Некоторые программисты, особенно, имеюш^ие солидный опыт работы на языке С, не любят передавать структуры по значению и передают их по указателю, даже когда исходные переменные в процессе выполнения функции не изменяются. Вот как могла бы выглядеть функция printAccountsO, если бы ее написал такой программист. Параметры здесь передаются по указателю, а не по значению, а для обраш^ения к полям структуры используется селектор-стрелка:

«"Остаток: " « a1->bal « endl;

cout « "Номер второго счета: No. " « a2->num

«"Остаток: " « a2->bal « endl; }

Передавать параметры-структуры по указателю бывает желательно из сооб­ ражений повышения производительности программы. Конечно, в этих примерах структура Account мала, но нередко приходится иметь дело со структурными объектами размером в сотни и тысячи байтов. Копирование таких структур при передаче по значению требует времени и памяти, что бывает суш^ественно для быстродействия программы. Недостатком передачи по указателю является услож­ нение программы. Кроме того, некоторые программисты видят опасность несанк­ ционированного изменения фактических аргументов или случайной порчи их данных. Когда параметры передаются по значению, даже при попытке модифицировать их в функции-сервере, изменения не подействуют на фактические аргументы, а при передаче параметров по указателю изменения, вносимые функцией-сервером, распространяются и на область действия клиента.

Вряд ли целостность данных можно считать здесь серьезным вопросом. Ведь если функция-сервер попытается некорректно изменить параметры, это будет обнаружено и исправлено, и не стоит полагаться на передачу параметров по значению.

Более суш,ественный вопрос — понятность намерений разработчика. Разра­ ботчик не хочет изменять аргументы функции printAccountsO. Между тем, он скрывает это знание от программиста, сопровождаюш,его приложение, так как в заголовке функции ясно говорится, что возможны изменения, ведь.параметры передаются по указателю. То же самое получается, когда в вызове функции аргу­ менты передаются по указателю, поскольку здесь используется операция получе­ ния адреса:

274Часть II • Объектно-ориентированное программирование на C++

Вданном случае легко проверить четыре строки исходного кода и понять, что именно имеет место в действительности, но когда требуется просматривать много строк, все значительно осложняется, тем более, что эти строки могут содержать нечто весьма туманное. В случае же передачи параметров по значению нет ника­ кой необходимости анализировать тело функции. Это очень важный вопрос.

Но производительность также важна. Передача параметров по ссылке дает возможность выбрать компромиссный вариант: и овцы целы, и волки сыты. Она позволяет преодолеть сложности передачи по указателю и потери производитель­

Листинг 7.5. Пример передачи параметров по ссылке

#inclucle <iostream> using namespace std;

struct Account { long num; double bal; } ;

«"Остаток: " « a2.bal « endl; }

Функция swapAccountsO достаточно проста. В вызове функции используется имя структуры, обозначение ссылки применяется в заголовке функции, и имя структуры — в ее теле. Для доступа к полям в теле функции служит операцияточка, что опять поднимает вопрос выбора корректного селектора. Как видно, при передаче параметров-структур по ссылке обозначения проще, чем при пере­ даче по указателю.

Функция printAccountsO также проста. В вызове функции указывается имя структурной переменной (как при передаче по значению), а в теле функции ис­ пользуются имена параметров. Доступ к полям структуры осуществляется точно так же, как при передаче по значению. Все различия — в заголовке функции: здесь с именами параметров используется обозначение ссылки и ключевое слово const перед типами параметров. Первое исключает копирование фактических аргументов (функции передаются их адреса, а не копии полей), а второе предот­ вращает изменение значений параметров в функции и ясно говорит о том, что параметры не изменяются. Нет необходимости проверять тело функции, чтобы убедиться в этом.

Применение ключевого слова (модификатора) const аналогично его исполь­ зованию в определении переменных. Данный модификатор можно применять со значениями, указателями и ссылками. Когда он указывается со значениями, то го­ ворит о том, что значение не может изменяться ни путем прямого присваивания, ни через указатель или ссылку.

Когда модификатор const используется с указателями и ссылками, у него в зави­ симости от позиции может быть два смысла. Если он указывается перед именем типа, это значит, что значение не может модифицироваться путем разыменования указателя или через ссылку:

Обратите внимание, что непосредственное изменение переменной val, например val = 20, не допускается, поскольку данная переменная определена как константа. Косвенная модификация также недопустима, но не потому, что "переменная" val — константа, а потому, что переменная-указатель (и ссылка) определена как указа­ тель на const. Для указателя (или ссылки) на константу косвенная модификация не допускается, даже при ссылке на "не константу". Почувствуйте разницу:

Когда модификатор const находится между именем типа и именем указателя, это означает, что указатель является константой. К нему можно применить разы­ менование, а значение, на которое указатель ссылается, можно изменить, однако не допускается присваивание указателю другого адреса. Хотя инициализация не обязательна, она необходима. Если указатель-константу не инициализировать при определении, позднее ему уже ничего нельзя будет присвоить:

Ссылочную константу объявить нельзя, так как ссылки в C++ являются кон­ стантами по умолчанию. Они инициализируются в определении и не могут указы­ вать на другой адрес. Используемое в передаче параметров обозначение говорит

Приведем пример функции, копирующей содержимое своего второго аргументамассива в первый аргумент-массив. Так как функции не известен размер масси­ вов, число копируемых компонентов задается третьим параметром.

Конечно, вызывающая сторона должна обеспечить достаточно компонентов для данной операции. СН-+ не дает программисту защиты от порчи содержимого памяти. Вот пример клиентского кода:

втеле функции

Вотличие от передачи параметров по указателю в вызове функции в клиент­ ском коде нет операции получения адреса, а в заголовке функции не используются обозначения указателей. Программисты, предпочитающие подчеркивать сходство между массивами и указателями, могли бы записать эту функцию так:

Можно также разыменовывать адреса компонентов массива, что подобно (но не идентично) передаче параметров по указателю.

Такое обозначение ближе к передаче по указателю. Обозначение указателя ис­ пользуется в заголовке функции. Тем не менее в теле функции разыменовывается не параметр, а сумма параметра и индекса. Программисты, любящие подчерки­ вать подобие массивов и указателей, могут использовать в вызове функции адрес первого компонента массива:

Тем не менее это адрес первого компонента массива, а не адрес фактического аргумента.

Какой бы синтаксис ни использовался, ни вызов, ни заголовок функции не могут указать на роль параметров (входные они или выходные). В данном примере массив scr[] является входным параметром (исходный массив). Значения его компонентов используются в теле функции для выполнения операций, а не явля­ ются результатом вызова. Массив dest[] — выходной параметр (результирую­ щий массив). Какие бы значения ни содержали его компоненты перед вызовом,

в результате вызова они будут изменены. Обозначение обоих массивов во всех трех местах (вызове функции, в ее заголовке и в теле) одинаково. Это неправиль­ но. Когда разработчик не планирует изменять массив в функции, лучше использо­ вать модификатор const, чтобы сообщить об этих намерениях:

Как и при передаче параметров-структур, очень важно использовать при пере­ даче параметров-массивов, не изменяемых в теле функции, модификатор const, и делать это постоянно. Тем самым предотвращается изменение в функции исход­ ных переменных (ввод) и, что еще важнее, ясно видны намерения разработчика.

Если параметр помечен как const, вместо него может подставляться факти­ ческий аргумент, помеченный или не помеченный как const. Отличный от const аргумент может изменяться, но функция не изменяет его, и это нормально. Но передавать переменную const как фактический аргумент, подставляя его в пара­ метре, который не имеет модификатора const, нехорошо:

Иногда использование модификаторов const затрудняет жизнь разработчику. Не сдавайтесь. Применяйте их. Как уже говорилось, современные языки усложня­ ют написание исходного кода, но за счет этого упрощают его чтение. Нужно лишь убедиться, что действие и заявленное намерение совпадают и что параметры пере­ даются фунциям-серверам согласованно.

Вот пример такой сложности. Некогда я написал эту простую функцию, вычис­ ляющую сумму заданного числа компонентов массива:

Позднее мне понадобилось подсчитать среднее по действительным элементам массива. Для этого нужно вычислить сумму и разделить ее на число элементов. Нетрудно было бы сделать все сначала, но, поскольку функция sum() уже есть, я решил ее использовать:

Это пример передачи параметра через другую серверную функцию sum(). Преды­ дущие примеры показывают использование элементов параметра-массива и ин­ декса в квадратных скобках. Данный пример демонстрирует, как использовать имя массива в теле функции без квадратных скобок.

Основная идея примера в том, что компилятору такой подход не нравится. Вот логика компилятора: массив а[] объявлен как const в заголовке функции avg(), следовательно, он не будет модифицироваться внутри avg(). Однако в теле avg() массив а[] передается функции sumO как аргумент, эта функция не принимает на себя никаких обязательств и вполне может изменить массив, нарушая то, что прописано в функции agv().

Компилятор не проверяет, изменяет ли функция sum() массив на самом деле. Но лучше перестраховаться, поэтому компилятор пометит функцию sum() как синтаксическую ошибку.