- •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
Шаблоны и |
3 |
|
|
безопасность |
|
типов |
|
Хотя стандарты шаблонов опубликованы уже давно, они все еще распространены недостаточно широко. Конечно, трудно использовать нечто, не поддерживаемое вашим компилятором, — наверное, это первая причина, по которой большинство программистов C++ не умеет работать с шаблонами. К счастью, сейчас все основные компиляторы уже вошли в двадцатый век, так что эта проблема уже отпала. Остается лишь понять, что такое шаблон, как обойти все синтаксические ловушки, но прежде всего — для чего он все-таки нужен. Эта глава не ограничивается обзором синтаксиса. В ней также рассматриваются основы безопасности типов в C++, причем особое внимание уделяется шаблонам.
Что такое шаблоны и зачем они нужны?
Интерфейс простого класса-коллекции (на примере связанного списка) выглядит так:
class ListNode { private:
ListNode* next; void* data;
public:
ListNode(void* d, ListNode* n = NULL) : next(n), data(d) {} ~ListNode() { delete next; }
void* Data() { return data; } ListNode* Next() { return next; }
};
Заметили что-нибудь особенное?
Проблемы
Прежде всего, в глаза бросаются все эти void*. И вы, и я прекрасно знаем, что на самом деле за ними кроется нечто совершенно иное. Где-то в клиентском коде придется сделать что-нибудь подобное:
for (ListNode* n = listHead; n != NULL; n = n->Next()) f((Foo*)n->Data());
Иначе говоря, вам придется постоянно приводить void* к конкретному типу Но как убедиться в том, что полученный указатель действительно имеет тип Foo*? Здесь придется рассчитывать только на себя, потому что компилятор со словами «Надеюсь, ты знаешь, что делаешь» умывает руки. Допустим, вы уверены, что ваше использование класса надежно по отношению к типам. Но можно ли гарантировать, что другой программист не выкинет какую-нибудь глупость и не занесет в коллекцию объект другого типа? Если вы свято верите в это, я рекомендую держаться подальше от рискованных инвестиций и вложить деньги в правительственные бумаги, вряд ли вам повезет в этой жизни.
56
Вторая проблема заключается в том, что элементы списка не знают, на какой тип они указывают. Предположим, вам хочется, чтобы деструктор списка удалял не только сами узлы, но и данные, на которые они ссылаются. Нельзя передать оператору delete указатель void* и надеяться, что он сам выберет нужный деструктор.
Обходные решения
Одно из возможных решений — потребовать, чтобы все объекты вашей коллекции происходили от общего предка. В этом случае void* можно будет заменить указателем на базовый класс, создавая хотя бы видимость порядка. Если деструктор базового класса является виртуальным, по крайней мере мы сможем переписать деструктор ListNode так, чтобы при самоубийстве он уничтожал и содержимое списка. Но если этот базовый класс имеет производные классы, вы наверняка вернетесь к необходимости выполнения ненадежных операций приведения к этим производным типам.
Другое обходное решение — создать список, рассчитанный на конкретный тип. Скажем, для ведения списка объектов класса Foo создается класс-коллекция ListOfFoos. В этом случае вам не придется выполнять приведения типов, если Foo не имеет производных классов. Но стоит ли плодить классыдвойники, которые отличаются только типами, с которыми они работают? Конечно, вырезание и вставка в текстовых редакторах — замечательная вещь, а сценарии обработки текстов помогают быстро размножить код. Но если вам потребуется изменить представление всех этих списков, дело неизбежно кончится масштабной головной болью.
В прошлом подобные проблемы часто решались с помощью макросов #define:
#define ListNode(Type) \ class ListNode##Type { \ private: \
ListNode##Type* next; \ Type* data; \
public: \
ListNode##Type(Type* d, ListNode* n = NULL) : next(n), data(d) {} \ ~ListNode() { delete next; } \
void* Data() { return data; } \ ListNode* Next() { return next; } \
};
Если вы нечаянно забудете поставить знак \, компилятор разразится громкими негодующими воплями, но при должной осторожности эта методика работает. Символы ## означают конкатенацию. Конструкция становится еще уродливее, но с этим приходится мириться — вы должны обеспечить уникальность имен типов коллекций. Такая методика обладает многочисленными недостатками. Если функции класса не являются подставляемыми (inline), вам придется создавать для них дополнительные макросы и следить, чтобы они были реализованы в одном модуле компиляции. У некоторых компиляторов возникают проблемы со слишком длинными макросами. Директивы #define не могут быть вложенными, поэтому рекурсивные, безопасные по отношению к типам структуры данных отпадают. Хуже всего, что при обнаружении ошибки в макросе отладчик складывает руки и сообщает, что где-то в макросе допущена ошибка, но не указывает конкретного номера строки.
Шаблоны — усовершенствованные макросы
На сцену выходит механизм шаблонов — усовершенствованный макропроцессор для директив #define. Шаблоны представляют собой ничто иное, как макросы без всех перечисленных ограничений. Они могут быть вложенными. Вам не придется беспокоиться о дублировании их функций. Большинство отладчиков C++ при возникновении ошибки правильно указывает строку шаблона. Размер шаблона не вызовет никаких проблем. Наконец, вам не придется уродовать свою прекрасную программу закорючками вроде \ и ##.
- #08.05.20136.97 Mб16W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - FORTRAN NUMERICAL RECIPES (Fortran 77) Vol.1.djvu
- #08.05.20133.43 Mб19W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - FORTRAN NUMERICAL RECIPES (Fortran 90) Vol.2.djvu
- #08.05.201310.54 Mб21W.H.Press, S.A.Teukolsky, W.T.Vetterling, B.P.Flannery - NUMERICAL RECIPES IN C.djvu
- #
- #
- #
- #
- #