Программирование на C / C++ / Ален И. Голуб. Правила программирования на Си и Си++ [pdf]

do_something();

errorHandler();

*curErr = 0; // правильно: обнулим значение errNumb

if ( *curErr ) {

}

Попытка присвоить значение константному указателю вызовет ошибку компиляции:

curErr = &myErNumb; // ошибка

Константный указатель на константу является объединением двух рассмотренных

const double pi = 3.14159;

случаев.

const double *const pi_ptr = π

Ни значение объекта, на который указывает pi_ptr, ни значение самого указателя не может быть изменено в программе.

Упражнение 3.16

Объясните значение следующих пяти определений. Есть ли среди них ошибочные?

(c) const int *pic;

Упражнение 3.17

(a)int i = -1;

(b)const int ic = i;

(c)const int *pic = ⁣

(d)int *const cpi = ⁣

Какие из приведенных определений правильны? Почему?

(e) const int *const cpic = ⁣

Упражнение 3.18

Используя определения из предыдущего упражнения, укажите правильные операторы

присваивания. Объясните.

(c) cpi = pic; (f) ic = *cpic;

3.6. Ссылочный тип

Ссылочный тип, иногда называемый псевдонимом, служит для задания объекту дополнительного имени. Ссылка позволяет косвенно манипулировать объектом, точно так же, как это делается с помощью указателя. Однако эта косвенная манипуляция не требует специального синтаксиса, необходимого для указателей. Обычно ссылки употребляются как формальные параметры функций. В этом разделе мы рассмотрим самостоятельное использование объектов ссылочного типа.

Ссылочный тип обозначается указанием оператора взятия адреса (&) перед именем

int ival = 1024;

//правильно: refVal - ссылка на ival int &refVal = ival;

//ошибка: ссылка должна быть инициализирована

переменной. Ссылка должна быть инициализирована. Например: int &refVal2;

Хотя, как мы говорили, ссылка очень похожа на указатель, она должна быть инициализирована не адресом объекта, а его значением. Таким объектом может быть и

int ival = 1024;

// ошибка: refVal имеет тип int, а не int* int &refVal = &ival;

int *pi = &ival;

// правильно: ptrVal - ссылка на указатель

указатель:

int *&ptrVal2 = pi;

Определив ссылку, вы уже не сможете изменить ее так, чтобы работать с другим объектом (именно поэтому ссылка должна быть инициализирована в месте своего определения). В следующем примере оператор присваивания не меняет значения refVal,

int min_val = 0;

//ival получает значение min_val,

//а не refVal меняет значение на min_val

новое значение присваивается переменной ival – ту, которую адресует refVal. refVal = min_val;

Все операции со ссылками реально воздействуют на адресуемые ими объекты. В том числе и операция взятия адреса. Например:

refVal += 2;

прибавляет 2 к ival – переменной, на которую ссылается refVal. Аналогично

int ii = refVal;

присваивает ii текущее значение ival,

int *pi = &refVal;

инициализирует pi адресом ival.

Если мы определяем ссылки в одной инструкции через запятую, перед каждым объектом типа ссылки должен стоять амперсанд (&) – оператор взятия адреса (точно так же, как и

//определено два объекта типа int int ival = 1024, ival2 = 2048;

//определена одна ссылка и один объект int &rval = ival, rval2 = ival2;

//определен один объект, один указатель и одна ссылка int inal3 = 1024, *pi = ival3, &ri = ival3;

//определены две ссылки

для указателей). Например:

int &rval3 = ival3, &rval4 = ival2;

Константная ссылка может быть инициализирована объектом другого типа (если, конечно, существует возможность преобразования одного типа в другой), а также

double dval = 3.14159;

// верно только для константных ссылок const int &ir = 1024;

const int &ir2 = dval;

безадресной величиной – такой, как литеральная константа. Например: const double &dr = dval + 1.0;

Если бы мы не указали спецификатор const, все три определения ссылок вызвали бы ошибку компиляции. Однако, причина, по которой компилятор не пропускает таких определений, неясна. Попробуем разобраться.

Для литералов это более или менее понятно: у нас не должно быть возможности косвенно поменять значение литерала, используя указатели или ссылки. Что касается объектов другого типа, то компилятор преобразует исходный объект в некоторый

double dval = 1024;

вспомогательный. Например, если мы пишем: const int &ri = dval;

то компилятор преобразует это примерно так:

int temp = dval;

const int &ri = temp;

Если бы мы могли присвоить новое значение ссылке ri, мы бы реально изменили не dval, а temp. Значение dval осталось бы тем же, что совершенно неочевидно для программиста. Поэтому компилятор запрещает такие действия, и единственная возможность проинициализировать ссылку объектом другого типа – объявить ее как const.

Вот еще один пример ссылки, который трудно понять с первого раза. Мы хотим определить ссылку на адрес константного объекта, но наш первый вариант вызывает

const int ival = 1024;

// ошибка: нужна константная ссылка

ошибку компиляции:

int *&pi_ref = &ival;

const int ival = 1024; // все равно ошибка

Попытка исправить дело добавлением спецификатора const тоже не проходит: const int *&pi_ref = &ival;

В чем причина? Внимательно прочитав определение, мы увидим, что pi_ref является ссылкой на константный указатель на объект типа int. А нам нужен неконстантный

const int ival = 1024;

// правильно

указатель на константный объект, поэтому правильной будет следующая запись: int *const &piref = &ival;

Между ссылкой и указателем существуют два основных отличия. Во-первых, ссылка обязательно должна быть инициализирована в месте своего определения. Во-вторых, всякое изменение ссылки преобразует не ее, а тот объект, на который она ссылается. Рассмотрим на примерах. Если мы пишем:

int *pi = 0;

мы инициализируем указатель pi нулевым значением, а это значит, что pi не указывает ни на какой объект. В то же время запись

const int &ri = 0;

означает примерно следующее:

int temp = 0;

const int &ri = temp;

int ival = 1024, ival2 = 2048; int *pi = &ival, *pi2 = &ival2;

Что касается операции присваивания, то в следующем примере: pi = pi2;

переменная ival, на которую указывает pi, остается неизменной, а pi получает значение адреса переменной ival2. И pi, и pi2 и теперь указывают на один и тот же объект ival2.

int &ri = ival, &ri2 = ival2;

Если же мы работаем со ссылками: ri = ri2;

то само значение ival меняется, но ссылка ri по-прежнему адресует ival.

Вреальных С++ программах ссылки редко используются как самостоятельные объекты,

//пример использования ссылок

//Значение возвращается в параметре next_value

bool get_next_value( int &next_value );

// перегруженный оператор

обычно они употребляются в качестве формальных параметров функций. Например:

Matrix operator+( const Matrix&, const Matrix& );

int ival;

Как соотносятся самостоятельные объекты-ссылки и ссылки-параметры? Если мы пишем:

while (get_next_value( ival )) ...

это равносильно следующему определению ссылки внутри функции:

int &next_value = ival;

(Подробнее использование ссылок в качестве формальных параметров функций рассматривается в главе 7.)

Упражнение 3.19

Есть ли ошибки в данных определениях? Поясните. Как бы вы их исправили?

(i) const int &ival2 = 1; (j) const int &*prval2 = &ival;

Упражнение 3.20

Если ли среди нижеследующих операций присваивания ошибочные (используются

(a)rval1 = 3.14159;

(b)prval1 = prval2;

(c)prval2 = rval1;

определения из предыдущего упражнения)?

(d) *prval2 = ival2;

Упражнение 3.21

(a)int ival = 0; const int *pi = 0; const int &ri = 0;

(b)pi = &ival; ri = &ival;

Найдите ошибки в приведенных инструкциях: pi = &rval;

3.7. Тип bool

// инициализация строки

string search_word = get_word();

// инициализация переменной found bool found = false;

string next_word;

while ( cin >> next_word )

if ( next_word == search_word ) found = true;

//...

//сокращенная запись: if ( found == true ) if ( found )

cout << "ok, мы нашли слово\n";

Объект типа bool может принимать одно из двух значений: true и false. Например: else cout << "нет, наше слово не встретилось.\n";

Хотя bool относится к одному из целых типов, он не может быть объявлен как signed, unsigned, short или long, поэтому приведенное определение ошибочно:

// ошибка

short bool found = false;

Объекты типа bool неявно преобразуются в тип int. Значение true превращается в 1, а

bool found = false;

int occurrence_count = 0;

while ( /* mumble */ )

{

found = look_for( /* something */ );

// значение found преобразуется в 0 или 1 occurrence_count += found;

false – в 0. Например:

}

Таким же образом значения целых типов и указателей могут быть преобразованы в

// возвращает количество вхождений extern int find( const string& ); bool found = false;

if ( found = find( "rosebud" ))

//правильно: found == true

//возвращает указатель на элемент extern int* find( int value );

if ( found = find( 1024 ))

значения типа bool. При этом 0 интерпретируется как false, а все остальное как true:

//правильно: found == true

3.8.Перечисления

Нередко приходится определять переменную, которая принимает значения из некоего набора. Скажем, файл открывают в любом из трех режимов: для чтения, для записи, для добавления.

const int input = 1; const int output = 2;

Конечно, можно определить три константы для обозначения этих режимов: const int append = 3;

и пользоваться этими константами:

bool open_file( string file_name, int open_mode);

// ...

open_file( "Phoenix_and_the_Crane", append );

Подобное решение допустимо, но не вполне приемлемо, поскольку мы не можем гарантировать, что аргумент, передаваемый в функцию open_file() равен только 1, 2 или 3.

Использование перечислимого типа решает данную проблему. Когда мы пишем:

enum open_modes{ input = 1, output, append };

мы определяем новый тип open_modes. Допустимые значения для объекта этого типа ограничены набором 1, 2 и 3, причем каждое из указанных значений имеет мнемоническое имя. Мы можем использовать имя этого нового типа для определения как объекта данного типа, так и типа формальных параметров функции:

void open_file( string file_name, open_modes om );

input, output и append являются элементами перечисления. Набор элементов перечисления задает допустимое множество значений для объекта данного типа. Переменная типа open_modes (в нашем примере) инициализируется одним из этих значений, ей также может быть присвоено любое из них. Например:

open_file( "Phoenix and the Crane", append );

Попытка присвоить переменной данного типа значение, отличное от одного из элементов перечисления (или передать его параметром в функцию), вызовет ошибку компиляции. Даже если попробовать передать целое значение, соответствующее одному из элементов

// ошибка: 1 не является элементом перечисления open_modes

перечисления, мы все равно получим ошибку: open_file( "Jonah", 1 );

Есть способ определить переменную типа open_modes, присвоить ей значение одного из

open_modes om = input;

// ...

элементов перечисления и передать параметром в функцию:

om = append;

open_file( "TailTell", om );

Однако получить имена таких элементов невозможно. Если мы напишем оператор вывода:

cout << input << " " << om << endl;

то все равно получим:

1 3

Эта проблема решается, если определить строковый массив, в котором элемент с индексом, равным значению элемента перечисления, будет содержать его имя. Имея

cout << open_modes_table[ input ] << " "

такой массив, мы сможем написать:

input append

// не поддерживается

for ( open_modes iter = input; iter != append; ++inter )

Кроме того, нельзя перебрать все значения перечисления:

// ...

Для определения перечисления служит ключевое слово enum, а имена элементов задаются в фигурных скобках, через запятую. По умолчанию первый из них равен 0, следующий – 1 и так далее. С помощью оператора присваивания это правило можно изменить. При этом каждый следующий элемент без явно указанного значения будет на 1 больше, чем элемент, идущий перед ним в списке. В нашем примере мы явно указали значение 1 для

// shape == 0, sphere == 1, cylinder == 2, polygon == 3

input, при этом output и append будут равны 2 и 3. Вот еще один пример: enum Forms{ share, spere, cylinder, polygon };

Целые значения, соответствующие разным элементам одного перечисления, не обязаны

// point2d == 2, point2w == 3, point3d == 3, point3w == 4

отличаться. Например:

enum Points { point2d=2, point2w, point3d=3, point3w=4 };

Объект, тип которого – перечисление, можно определять, использовать в выражениях и передавать в функцию как аргумент. Подобный объект инициализируется только значением одного из элементов перечисления, и только такое значение ему присваивается – явно или как значение другого объекта того же типа. Даже

соответствующие допустимым элементам перечисления целые значения не могут быть ему присвоены:

void mumble() {

Points pt3d = point3d; // правильно: pt2d == 3

//ошибка: pt3w инициализируется типом int Points pt3w = 3;

//ошибка: polygon не входит в перечисление Points pt3w = polygon;

//правильно: оба объекта типа Points

pt3w = pt3d;

}

Однако в арифметических выражениях перечисление может быть автоматически

const int array_size = 1024;

// правильно: pt2w преобразуется int

преобразовано в тип int. Например:

int chunk_size = array_size * pt2w;

3.9. Тип “массив”

Мы уже касались массивов в разделе 2.1. Массив – это набор элементов одного типа, доступ к которым производится по индексу – порядковому номеру элемента в массиве. Например:

int ival;

определяет ival как переменную типа int, а инструкция

int ia[ 10 ];

задает массив из десяти объектов типа int. К каждому из этих объектов, или элементов массива, можно обратиться с помощью операции взятия индекса:

ival = ia[ 2 ];

присваивает переменной ival значение элемента массива ia с индексом 2. Аналогично

ia[ 7 ] = ival;

присваивает элементу с индексом 7 значение ival.

Определение массива состоит из спецификатора типа, имени массива и размера. Размер задает количество элементов массива (не менее 1) и заключается в квадратные скобки. Размер массива нужно знать уже на этапе компиляции, а следовательно, он должен быть константным выражением, хотя не обязательно задается литералом. Вот примеры правильных и неправильных определений массивов: