- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
- •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
8.4.5 Введение операций с помощью параметров шаблонного класса
Возможны ситуации, когда неявность связи между шаблонной функцией
sort() и шаблонным классом Comparator создает трудности. Неявную
связь легко упустить из виду и в то же время разобраться в ней
может быть непросто. Кроме того, поскольку эта связь "встроена"
в функцию sort(), невозможно использовать эту функцию для
сортировки векторов одного типа, если операция сравнения рассчитана
на другой тип (см. упражнение 3 в $$8.9). Поместив функцию sort()
в класс, мы можем явно задавать связь с классом Comparator:
template<class T, class Comp> class Sort {
public:
static void sort(Vector<T>&);
};
Не хочется повторять тип элемента, и это можно не делать, если
использовать typedef в шаблоне Comparator:
template<class T> class Comparator {
public:
typedef T T; // определение Comparator<T>::T
static int lessthan(T& a, T& b) {
return a < b;
}
// ...
};
В специальном варианте для указателей на строки это определение
выглядит так:
class Comparator<char*> {
public:
typedef char* T;
static int lessthan(T a, T b) {
return strcmp(a,b) < 0;
}
// ...
};
После этих изменений можно убрать параметр, задающий тип элемента,
из класса Sort:
template<class T, class Comp> class Sort {
public:
static void sort(Vector<T>&);
};
Теперь можно использовать сортировку так:
void f(Vector<int>& vi,
Vector<String>& vc,
Vector<int>& vi2,
Vector<char*>& vs)
{
Sort< int,Comparator<int> >::sort(vi);
Sort< String,Comparator<String> >:sort(vc);
Sort< int,Comparator<int> >::sort(vi2);
Sort< char*,Comparator<char*> >::sort(vs);
}
и определить функцию sort() следующим образом:
template<class T, class Comp>
void Sort<T,Comp>::sort(Vector<T>& v)
{
for (int i=0; i<n-1; i++)
for (int j=n-1; i<j; j--)
if (Comp::lessthan(v[j],v[j-1])) {
T temp = v[j];
v[j] = v[j-1];
v[j-1] = temp;
}
}
Последний вариант ярко демонстрирует как можно соединять в одну
программу отдельные ее части. Этот пример можно еще больше
упростить, если использовать класс сравнителя (Comp) в качестве
единственного параметра шаблона. В этом случае в определениях класса
Sort и функции Sort::sort() тип элемента будет обозначаться как Comp::T.
8.5 Разрешение перегрузки для шаблонной функции
К параметрам шаблонной функции нельзя применять никаких преобразований
типа. Вместо этого при необходимости создаются новые варианты
функции:
template<class T> T sqrt(t);
void f(int i, double d, complex z)
{
complex z1 = sqrt(i); // sqrt(int)
complex z2 = sqrt(d); // sqrt(double)
complex z3 = sqrt(z); // sqrt(complex)
// ...
}
Здесь для всех трех типов параметров будет создаваться по шаблону
своя функция sqrt. Если пользователь захочет чего-нибудь иного,
например вызвать sqrt(double), задавая параметр int, нужно
использовать явное преобразование типа:
template<class T> T sqrt(T);
void f(int i, double d, complex z)
{
complex z1 = sqrt(double(i)); // sqrt(double)
complex z2 = sqrt(d); // sqrt(double)
complex z3 = sqrt(z); // sqrt(complex)
// ...
}
В этом примере по шаблону будут создаваться определения только для
sqrt(double) и sqrt(complex).
Шаблонная функция может перегружаться как простой, так и шаблонной
функцией того же имени. Разрешение перегрузки как шаблонных, так и
обычных функций с одинаковыми именами происходит за три шагаЬ:
Ь Эти правила слишком строгие, и, по всей видимости будут ослаблены,
чтобы разрешить преобразования ссылок и указателей, а, возможно,
и другие стандартные преобразования. Как обычно, при таких
преобразованиях будет действовать контроль однозначности.
[1] Найти функцию с точным сопоставлением параметров ($$R.13.2);
если такая есть, вызвать ее.
[2] Найти шаблон типа, по которому можно создать вызываемую
функцию с точным сопоставлением параметров; если такая есть,
вызвать ее.
[3] Попробовать правила разрешения для обычных функций ($$r13.2);
если функция найдена по этим правилам, вызвать ее, иначе
вызов является ошибкой.
В любом случае, если на первом шаге найдено более одной функции,
вызов считается неоднозначным и является ошибкой. Например:
template<class T>
T max(T a, T b) { return a>b?a:b; };
void f(int a, int b, char c, char d)
{
int m1 = max(a,b); // max(int,int)
char m2 = max(c,d); // max(char,char)
int m3 = max(a,c); // ошибка: невозможно
// создать max(int,char)
}
Поскольку до генерации функции по шаблону не применяется никаких
преобразований типа (правило [2]), последний вызов в этом
примере нельзя разрешить как max(a,int(c)). Это может сделать сам
пользователь, явно описав функцию max(int,int). Тогда вступает
в силу правило [3]:
template<class T>
T max(T a, T b) { return a>b?a:b; }
int max(int,int);
void f(int a, int b, char c, char d)
{
int m1 = max(a,b); // max(int,int)
char m2 = max(c,d); // max(char,char)
int m3 = max(a,c); // max(int,int)
}
Программисту не нужно давать определение функции max(int,int),
оно по умолчанию будет создано по шаблону.
Можно определить шаблон max так, чтобы сработал первоначальный
вариант нашего примера:
template<class T1, class T2>
T1 max(T1 a, T2 b) { return a>b?a:b; };
void f(int a, int b, char c, char d)
{
int m1 = max(a,b); // int max(int,int)
char m2 = max(c,d); // char max(char,char)
int m3 = max(a,c); // max(int,char)
}
Однако, в С и С++ правила для встроенных типов и операций над ними
таковы, что использовать подобный шаблон с двумя параметрами
может быть совсем непросто. Так, может оказаться неверно задавать
тип результата функции как первый параметр (T1), или, по крайней
мере, это может привести к неожиданному результату, например для
вызова
max(c,i); // char max(char,int)
Если в шаблоне для функции, которая
может иметь множество параметров с различными арифметическими
типами, используются два параметра, то в результате по шаблону будет
порождаться слишком большое число определений разных функций.
Более разумно добиваться преобразования типа, явно описав функцию
с нужными типами.