- •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
Грани и другие |
7 |
|
|
мудрые указатели |
|
Если переложить эту главу на музыку, она бы называлась «Вариации на тему умных указателей». В двух предыдущих главах я представил базовые концепции умного указателя — класса, заменяющего встроенные *-указатели, — и ведущего указателя, для которого существует однозначное соответствие с указываемым объектом. В этой главе мы продолжим эту тему и добавим в мелодию еще несколько гармоничных нот.
Интерфейсные указатели
Наверное, вы считали, что интерфейс класса полностью определяется объявлением класса, но в действительности любой класс может иметь несколько разных интерфейсов в зависимости от клиента.
•Класс и его друзья видят один интерфейс, включающий всех членов класса и всех защищенных и открытых членов его базовых классов.
•Производные классы видят только защищенных и открытых членов класса и его базовых классов.
•Все остальные клиенты видят только открытых членов класса и его базовых классов.
•Если указатель на объект преобразуется к указателю на его базовый класс, интерфейс ограничивается только открытыми членами базового класса.
Открытые, закрытые и защищенные члены; открытое и закрытое наследование; полиморфизм и дружба
— все это лишь грубые синтаксические приближения более общей концепции дизайна: один объект может иметь много специализированных интерфейсов.
Дублирование интерфейса
Давайте посмотрим, можно ли обобщить эту концепцию с помощью еще более умных (назовем их «мудрыми») указателей (smarter pointers). Для начала нам придется на некоторое время покинуть своего старого друга, оператор ->. Одно из ограничений оператора -> заключается в следующем: чтобы использовать указатель, клиент также должен знать все об интерфейсе указываемого объекта.
class Foo {
// Интерфейсная часть, которую бы вам хотелось спрятать подальше
};
Ptr<Foo> pf(new Foo);
Хммм. Чтобы клиент мог пользоваться указателем, нам придется рассказать ему все что только можно об указываемом объекте Foo. Не хотелось бы. Ниже показан альтернативный вариант. Терпение — все не так страшно, как кажется на первый взгляд.
class Foo {
friend class Pfoo; protected:
Foo();
public:
94
void DoSomething(); void DoSomethingElse();
};
class PFoo { private:
Foo* foo; public:
PFoo() : foo(new Foo) {}
PFoo(const PFoo& pf) : foo(new Foo(*(pf.foo))) {} ~PFoo() { delete Foo; }
PFoo& operator=(const PFoo& pf)
{
if (this != &pf) { delete foo;
foo = new Foo(*(pf.foo));
}
return *this;
}
void DoSomething() { foo->DoSomething(); }
void DoSomethingElse() { foo->DoSomethingElse(); }
};
Произошло следующее: мы воспользовались удобными средствами копирования/вставки текста вашей среды программирования и продублировали в указателе интерфейс указываемого объекта. Чтобы не лениться и не взваливать всю тяжелую работу по делегированию на оператор ->, мы решительно реализовали все функции класса так, что каждая из них перенаправляет вызов функции-прототипу указываемого объекта. Указатели, воспроизводящие интерфейс указываемого объекта, называются
интерфейсными указателями (interface pointers).
Маскировка указываемого объекта
Поначалу кажется, что реально мы ничего не добились. Чтобы подставляемые функции работали, интерфейс класса Foo все равно должен находиться в файле .h перед объявлением класса PFoo. Тем не менее, смирившись с небольшими дополнительными вычислениями для наших указателей, мы получаем быстрый и ощутимый результат.
class |
Foo1; |
// Все, что клиент видит и знает о Foo |
class |
PFoo1 |
{ |
private:
Foo1* foo; public:
PFoo1();
PFoo1(const PFoo1& pf); ~PFoo();
PFoo1& operator=(const PFoo1& pf);
void DoSomething(); void DoSomethingElse();
};
class Foo1 {
friend class PFoo1; protected:
Foo1();
95
public:
void DoSomething(); void DoSomethingElse();
};
PFoo1::PFoo1() : foo(new Foo1) {}
PFoo1::PFoo(const PFoo1& pf) : foo(new Foo1(*(pf.foo))) {}
PFoo1::~PFoo()
{
delete foo;
}
PFoo1& PFoo1::operator=(const PFoo1& pf)
{
if (this != &pf) { delete foo;
foo = new Foo1(*(pf.foo));
}
return *this;
}
void PFoo1::DoSomething()
{
foo->DoSomething();
}
void PFoo1::DoSomethingElse()
{
foo->DoSomethingElse();
}
Foo1::Foo1()
{
}
void Foo1::DoSomething()
{
cout << “Foo::DoSomething()” << endl;
}
void Foo1::DoSomethingElse()
{
cout << “Foo::DoSomethingElse()” << endl;
}