- •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
6.6.2 Доступ к базовым классам
Подобно члену базовый класс можно описать как частный, защищенный
или общий:
class X {
public:
int a;
// ...
};
class Y1 : public X { };
class Y2 : protected X { };
class Y3 : private X { };
Поскольку X - общий базовый класс для Y1, в любой функции, если есть
необходимость, можно (неявно) преобразовать Y1* в X*, и притом
в ней будут доступны общие члены класса X:
void f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
{
X* px = py1; // нормально: X - общий базовый класс Y1
py1->a = 7; // нормально
px = py2; // ошибка: X - защищенный базовый класс Y2
py2->a = 7; // ошибка
px = py3; // ошибка: X - частный базовый класс Y3
py3->a = 7; // ошибка
}
Теперь пусть описаны
class Y2 : protected X { };
class Z2 : public Y2 { void f(); };
Поскольку X - защищенный базовый класс Y2, только друзья и члены Y2,
а также друзья и члены любых производных от Y2 классов (в частности
Z2) могут при необходимости преобразовывать (неявно) Y2* в X*.
Кроме того они могут обращаться к общим и защищенным членам класса X:
void Z2::f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
{
X* px = py1; // нормально: X - общий базовый класс Y1
py1->a = 7; // нормально
px = py2; // нормально: X - защищенный базовый класс Y2,
// а Z2 - производный класс Y2
py2->a = 7; // нормально
px = py3; // ошибка: X - частный базовый класс Y3
py3->a = 7; // ошибка
}
Наконец, рассмотрим:
class Y3 : private X { void f(); };
Поскольку X - частный базовый класс Y3, только друзья и члены Y3
могут при необходимости преобразовывать (неявно) Y3* в X*.
Кроме того они могут обращаться к общим и защищенным членам
класса X:
void Y3::f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
{
X* px = py1; // нормально: X - общий базовый класс Y1
py1->a = 7; // нормально
px = py2; // ошибка: X - защищенный базовый класс Y2
py2->a = 7; // ошибка
px = py3; // нормально: X - частный базовый класс Y3,
// а Y3::f член Y3
py3->a = 7; // нормально
}
6.7 Свободная память
Если определить функции operator new() и operator delete(),
управление памятью для класса можно взять в свои руки. Это также можно,
(а часто и более полезно), сделать для класса, служащего базовым
для многих производных классов. Допустим, нам потребовались свои
функции размещения и освобождения памяти для класса employee ($$6.2.5)
и всех его производных классов:
class employee {
// ...
public:
void* operator new(size_t);
void operator delete(void*, size_t);
};
void* employee::operator new(size_t s)
{
// отвести память в `s' байтов
// и возвратить указатель на нее
}
void employee::operator delete(void* p, size_t s)
{
// `p' должно указывать на память в `s' байтов,
// отведенную функцией employee::operator new();
// освободить эту память для повторного использования
}
Назначение до сей поры загадочного параметра типа size_t становится
очевидным. Это - размер освобождаемого объекта. При удалении простого
служащего этот параметр получает значение sizeof(employee), а при
удалении управляющего - sizeof(manager). Поэтому собственные
функции классы для размещения могут не хранить размер каждого
размещаемого объекта. Конечно, они могут хранить эти размеры (подобно
функциям размещения общего назначения) и игнорировать параметр
size_t в вызове operator delete(), но тогда вряд ли они будут лучше,
чем функции размещения и освобождения общего назначения.
Как транслятор определяет нужный размер, который надо передать
функции operator delete()? Пока тип, указанный в operator delete(),
соответствует истинному типу объекта, все просто; но рассмотрим
такой пример:
class manager : public employee {
int level;
// ...
};
void f()
{
employee* p = new manager; // проблема
delete p;
}
В этом случае транслятор не сможет правильно определить размер. Как
и в случае удаления массива, нужна помощь программиста. Он должен
определить виртуальный деструктор в базовом классе employee:
class employee {
// ...
public:
// ...
void* operator new(size_t);
void operator delete(void*, size_t);
virtual ~employee();
};
Даже пустой деструктор решит нашу проблему:
employee::~employee() { }
Теперь освобождение памяти будет происходить в деструкторе (а в нем
размер известен), а любой производный от employee класс также будет
вынужден определять свой деструктор (тем самым будет установлен
нужный размер), если только пользователь сам не определит его.
Теперь следующий пример пройдет правильно:
void f()
{
employee* p = new manager; // теперь без проблем
delete p;
}
Размещение происходит с помощью (созданного транслятором) вызова
employee::operator new(sizeof(manager))
а освобождение с помощью вызова
employee::operator delete(p,sizeof(manager))
Иными словами, если нужно иметь корректные функции размещения и
освобождения для производных классов, надо либо определить
виртуальный деструктор в базовом классе, либо не использовать
в функции освобождения параметр size_t. Конечно, можно было
при проектировании языка предусмотреть средства, освобождающие
пользователя от этой проблемы. Но тогда пользователь "освободился" бы
и от определенных преимуществ более оптимальной, хотя и менее надежной
системы.
В общем случае, всегда есть смысл определять виртуальный
деструктор для всех классов, которые действительно используются как
базовые, т.е. с объектами производных классов работают и, возможно,
удаляют их, через указатель на базовый класс:
class X {
// ...
public:
// ...
virtual void f(); // в X есть виртуальная функция, поэтому
// определяем виртуальный деструктор
virtual ~X();
};