- •Глава 6 посвящена понятию производных классов, которое позволяет строить
- •Раздел 3.4 главы 2. Для обозначения справочного руководства применяется
- •1991 Г.Г. (такие как множественное наследование, статические функции-члены
- •1.1 Введение
- •1.2 Парадигмы программирования
- •1.2.1 Процедурное программирование
- •1.2.5 Объектно-ориентированное программирование
- •1.5 Поддержка объектно-ориентированного программирования
- •1.5.1 Механизм вызова
- •1.5.2 Проверка типа
- •1.5.3 Множественное наследование
- •1.6 Пределы совершенства
- •2.2 Имена
- •2.3.2 Неявное преобразование типа
- •2.4 Литералы
- •2.4.4 Строки
- •2.6. Экономия памяти
- •2.6.1 Поля
- •3.1.1 Анализатор
- •3.1.2 Функция ввода
- •3.2 Сводка операций
- •3.2.3 Инкремент и декремент
- •3.2.5 Преобразование типа
- •3.2.6 Свободная память
- •3.3.2 Оператор goto
- •4.1 Введение
- •4.3.1 Единственный заголовочный файл
- •4.3.2 Множественные заголовочные файлы
- •4.4 Связывание с программами на других языках
- •4.6.3 Передача параметров
- •5.1 Введение и краткий обзор
- •5.3.1 Альтернативные реализации
- •5.3.2 Законченный пример класса
- •Vector и matrix, мы могли бы обойтись без контроля индекса при
- •5.4.5 Указатели на члены
- •5.4.6 Структуры и объединения
- •5.5.3 Свободная память
- •5.5.5 Массивы объектов класса
- •6.1 Введение и краткий обзор
- •6.2.3 Иерархия классов
- •6.2.4 Поля типа
- •6.4.1 Монитор экрана
- •6.5 Множественное наследование
- •7.1 Введение
- •7.3 Пользовательские операции преобразования типа
- •7.3.2 Операции преобразования
- •7.3.3 Неоднозначности
- •7.5 Большие объекты
- •Void f2(t a) // вариант с контролем
- •Void f3(t a) // вариант с контролем
- •Inv() обращает саму матрицу m, а не возвращает новую, обратную m,
- •7.13 Предостережения
- •8.1 Введение
- •8.4.4 Неявная передача операций
- •8.4.5 Введение операций с помощью параметров шаблонного класса
- •8.7.1 Задание реализации с помощью параметров шаблона
- •9.1 Обработка ошибок
- •9.1.2 Другие точки зрения на особые ситуации
- •9.3.2 Производные особые ситуации
- •9.4.2 Предостережения
- •9.4.3 Исчерпание ресурса
- •9.4.4 Особые ситуации и конструкторы
- •9.5 Особые ситуации могут не быть ошибками
- •10.1 Введение
- •10.2 Вывод
- •10.2.1 Вывод встроенных типов
- •10.4.1.2 Поля вывода
- •10.4.1.4 Вывод целых
- •Istream - шаблон типа smanip, а smanip - двойник для ioss.
- •10.5.1 Закрытие потоков
- •10.5.2 Строковые потоки
- •X Целый параметр выдается в шестнадцатеричной записи;
- •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.
- •Vertical_scrollbar или с помощью одного типа scrollbar, который
- •12.2.6 Отношения использования
- •12.2.7 Отношения внутри класса
- •12.3 Компоненты
- •12.4 Интерфейсы и реализации
- •12.5 Свод правил
- •13.1 Введение
- •13.2 Конкретные типы
- •13.4 Узловые классы
- •1, 2, 6 И 7. Класс, который не удовлетворяет условию 6, походит
- •13.5.1 Информация о типе
- •13.6 Обширный интерфейс
- •13.7 Каркас области приложения
- •13.8 Интерфейсные классы
- •13.10 Управление памятью
5.3.2 Законченный пример класса
Программирование без упрятывания данных (в расчете на структуры)
требует меньшего предварительного обдумывания задачи, чем
программирование с упрятыванием данных (в расчете на классы).
Структуру можно определить не очень задумываясь о том, как ее
будут использовать. Когда определяется класс, внимание концентрируется
на том, чтобы обеспечить для нового типа полный набор операций.
Это важное смещение акцента в проектировании программ. Обычно
время, затраченное на разработку нового типа, многократно окупается
в процессе отладки и развития программы.
Вот пример законченного определения типа intset, представляющего
понятие "множество целых":
class intset {
int cursize, maxsize;
int *x;
public:
intset(int m, int n); // не более m целых из 1..n
~intset();
int member(int t) const; // является ли t членом?
void insert(int t); // добавить к множеству t
void start(int& i) const { i = 0; }
void ok(int& i) const { return i<cursize; }
void next(int& i) const { return x[i++]; }
};
Для проверки этого класса вначале создадим, а затем распечатаем
множество случайных целых чисел. Это простое множество целых
можно использовать для проверки, есть ли повторения в их
последовательности. Но для большинства задач нужен, конечно,
более развитый тип множества. Как всегда возможны ошибки, поэтому
нужна функция:
#include <iostream.h>
void error(const char *s)
{
cerr << "set: " << s << '\n';
exit(1);
}
Класс intset используется в функции main(), для которой должно
быть задано два параметра: первый определяет число создаваемых
случайных чисел, а второй - диапазон их значений:
int main(int argc, char* argv[])
{
if (argc != 3) error("нужно задавать два параметра");
int count = 0;
int m = atoi(argv[1]); // число элементов множества
int n = atoi(argv[2]); // из диапазона 1..n
intset s(m,n);
while (count<m) {
int t = randint(n);
if (s.member(t)==0) {
s.insert(t);
count++;
}
}
print_in_order(&s);
}
Значение счетчика параметров программы argc равно 3, хотя
программа имеет только два параметра. Дело в том, что в argv[0]
всегда передается дополнительный параметр, содержащий имя программы.
Функция
extern "C" int atoi(const char*)
является стандартной библиотечной функцией, преобразующей целое из
строкового представления во внутреннюю двоичную форму. Как обычно,
если вы не хотите иметь такое описание в своей программе, то вам
надо включить в нее соответствующий заголовочный файл, содержащий
описания стандартных библиотечных функций. Случайные числа
генерируются с помощью стандартной функции rand:
extern "C" int rand(); // будьте осторожны:
// числа не совсем случайные
int randint(int u) // диапазон 1..u
{
int r = rand();
if (r < 0) r = -r;
return 1 + r%u;
}
Подробности реализации класса мало интересны для пользователя,
но в любом случае будут использоваться функции-члены.
Конструктор размещает массив целых с размером, равным заданному
максимальному размеру множества, а деструктор удаляет этот массив:
intset::intset(int m, int n) // не более m целых в 1..n
{
if (m<1 || n<m) error("недопустимый размер intset");
cursize = 0;
maxsize = m;
x = new int[maxsize];
}
intset::~intset()
{
delete x;
}
Целые добавляются таким образом, что они хранятся во множестве
в возрастающем порядке:
void intset::insert(int t)
{
if (++cursize > maxsize) error("слишком много элементов");
int i = cursize-1;
x[i] = t;
while (i>0 && x[i-1]>x[i]) {
int t = x[i]; // поменять местами x[i] и x[i-1]
x[i] = x[i-1];
x[i-1] = t;
i--;
}
}
Чтобы найти элемент, используется простой двоичный поиск:
int intset::member(int t) const // двоичный поиск
{
int l = 0;
int u = cursize-1;
while (l <= u) {
int m = (l+u)/2;
if (t < x[m])
u = m-1;
else if (t > x[m])
l = m+1;
else
return 1; // найден
}
return 0; // не найден
}
Наконец, нужно предоставить пользователю набор операций, с помощью
которых он мог бы организовать итерацию по множеству в некотором
порядке (ведь порядок, используемый в представлении intset,
от него скрыт). Множество по своей сути не является внутренне
упорядоченным, и нельзя позволить просто выбирать элементы массива
(а вдруг завтра intset будет реализовано в виде связанного списка?).
Пользователь получает три функции: start() - для инициализации
итерации, ok() - для проверки, есть ли следующий элемент, и next() -
для получения следующего элемента:
class intset {
// ...
void start(int& i) const { i = 0; }
int ok(int& i) const { return i<cursize; }
int next(int& i) const { return x[i++]; }
};
Чтобы обеспечить совместную работу этих трех операций, надо запоминать
тот элемент, на котором остановилась итерация. Для этого пользователь
должен задавать целый параметр. Поскольку наше представление множества
упорядоченное, реализация этих операций тривиальна. Теперь
можно определить функцию print_in_order:
void print_in_order(intset* set)
{
int var;
set->sart(var);
while (set->ok(var)) cout << set->next(var) << '\n';
}
Другой способ построения итератора по множеству приведен в $$7.8.
5.4 Еще о классах
В этом разделе описаны дополнительные свойства класса. Описан
способ обеспечить доступ к частным членам в функциях, не являющихся
членами ($$5.4.1). Описано, как разрешить коллизии имен членов
($$5.4.2) и как сделать описания классов вложенными ($$5.4.3), но
при этом избежать нежелательной вложенности ($$5.4.4). Вводится понятие
статических членов (static), которые используются для представления
операций и данных, относящихся к самому классу, а не к отдельным
его объектам ($$5.4.5). Раздел завершается примером, показывающим,
как можно построить дискриминирующее (надежное) объединение ($$5.4.6).
5.4.1 Друзья
Пусть определены два класса: vector (вектор) и matrix (матрица).
Каждый из них скрывает свое представление, но дает полный набор операций
для работы с объектами его типа. Допустим, надо определить функцию,
умножающую матрицу на вектор. Для простоты предположим, что
вектор имеет четыре элемента с индексами от 0 до 3, а в матрице
четыре вектора тоже с индексами от 0 до 3. Доступ к элементам
вектора обеспечивается функцией elem(), и аналогичная функция есть
для матрицы. Можно определить глобальную функцию multiply
(умножить) следующим образом:
vector multiply(const matrix& m, const vector& v);
{
vector r;
for (int i = 0; i<3; i++) { // r[i] = m[i] * v;
r.elem(i) = 0;
for (int j = 0; j<3; j++)
r.elem(i) +=m.elem(i,j) * v.elem(j);
}
return r;
}
Это вполне естественное решение, но оно может оказаться очень
неэффективным. При каждом вызове multiply() функция elem() будет
вызываться 4*(1+4*3) раз. Если в elem() проводится настоящий
контроль границ массива, то на такой контроль будет потрачено
значительно больше времени, чем на выполнение самой функции, и в
результате она окажется непригодной для пользователей. С другой
стороны, если elem() есть некий специальный вариант доступа без
контроля, то тем самым мы засоряем интерфейс с вектором и матрицей
особой функцией доступа, которая нужна только для обхода контроля.
Если можно было бы сделать multiply членом обоих классов