Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

• Название: Язык программирования C++. Пятое издание
• Автор: Стенли Липпман
• Издательство: Издательский дом "Вильямс"
• Жанр: Программирование
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-8459-1839-0

Лучшее руководство по программированию и справочник по языку, полностью пересмотренное и обновленное под стандарт С++11!

Вы держите в руках новое издание популярного и исчерпывающего бестселлера по языку программирования С++, которое было полностью пересмотрено и обновлено под стандарт С++11. Оно поможет вам быстро изучить язык и использовать его весьма эффективными и передовыми способами. В соответствии с самыми передовыми и современными методиками изложения материала авторы демонстрируют использование базового языка и его стандартной библиотеки для разработки эффективного, читабельного и мощного кода.

С самого начала этой книги читатель знакомится со стандартной библиотекой С++, ее самыми популярными функциями и средствами, что позволяет сразу же приступить к написанию полезных программ, еще не овладев всеми нюансами языка. Большинство примеров из книги было пересмотрено так, чтобы использовать новые средства языка и продемонстрировать их наилучшие способы применения. Эта книга — не только проверенное руководство для новичков в С++, она содержит также авторитетное обсуждение базовых концепций и методик языка С++ и является ценным ресурсом для опытных программистов, особенно желающих побыстрей узнать об усовершенствованиях С++11.

Стенли Б. Липпман работал старшим консультантом в Jet Propulsion Laboratory, архитектором группы Visual С++ корпорации Microsoft, техническим сотрудником Bell Laboratories и главным инженером- программистом по анимации в кинокомпаниях Disney, DreamWorks, Pixar и PDI.

Жози Лажойе, работающий ныне в кинокомпании Pixar, был членом канадской группы разработчиков компилятора C/C++ корпорации IBM, а также возглавлял рабочую группу базового языка С++ в составе международной организации по стандартизации ANSI/ISO.

Барбара Э. Му имеет почти тридцатилетний опыт программирования. На протяжении пятнадцати лет она работала в компании AT&T, сотрудничая с Бьярне Страуструпом, автором языка С++, и несколько лет руководила группой разработчиков С++.

• Узнайте, как использовать новые средства языка С++11 и стандартной библиотеки для быстрого создания надежных программ, а также ознакомьтесь с высокоуровневым программированием

• Учитесь на примерах, в которых показаны передовые стили программирования и методики проектирования

• Изучите принципы и узнайте почему язык С++11 работает именно так

• Воспользуйтесь множеством перекрестных ссылок, способных помочь вам объединить взаимосвязанные концепции и проникнуть в суть

• Ознакомьтесь с современными методиками обучения и извлеките пользу из упражнений, в которых подчеркиваются ключевые моменты, позволяющие избежать проблем

• Освойте лучшие методики программирования и закрепите на практике изученный материал

Исходный код примеров можно загрузить с веб-страницы книги на сайте издательства по адресу: http://www.williamspublishing.com

---

                               // вызову

Проблема здесь в том, что пакет rest развернут в вызове функции debug_rep(). Этот вызов выполнился бы так, как будто было написано:

print(cerr, debug_rep(fcnName, code.num(),

            otherData, "otherData", item));

В этом развертывании осуществляется попытка вызова функции debug_rep() со списком из пяти аргументов. Нет никакой версии функции debug_rep(), соответствующей этому вызову. Функция debug_rep() имеет постоянное количество аргументов, и нет никакой ее версии с пятью параметрами.

Схема при развертывании применяется по отдельности к каждому элементу в пакете.

Упражнения раздела 16.4.2

Упражнение 16.56. Напишите и проверьте версию функции errorMsg() с переменным количеством аргументов.

Упражнение 16.57. Сравните свою версию функции errorMsg() с переменным количеством аргументов с функцией error_msg() из раздела 6.2.6. Каковы преимущества и недостатки каждого подхода?

16.4.3. Перенаправление пакетов параметров

По новому стандарту можно использовать шаблоны с переменным количеством аргументов совместно с функцией forward() для написания функций, которые передают свои аргументы неизменными некой другой функции. Чтобы проиллюстрировать такие функции, добавим в класс StrVec (см. раздел 13.5) функцию-член emplace_back(). Такая функция-член библиотечных контейнеров является шаблоном-членом с переменным количеством аргументов (см. раздел 16.1.4), которая использует их для создания элементов непосредственно в области, управляемой контейнером. 

Версия функции emplace_back() для класса StrVec также должна быть с переменным количеством аргументов, поскольку у класса string много конструкторов, которые отличаются своими параметрами.

Поскольку желательно быть в состоянии использовать конструктор перемещения класса string, необходимо будет также сохранять всю информацию о типах аргументов, переданных функции emplace_back().

Как уже упоминалось, сохранение информации типа — двухступенчатый процесс. Во-первых, для сохранения информации типа аргументов параметры функции emplace_back() следует определить как ссылки на r-значение параметра типа шаблона (см. раздел 16.2.7):

class StrVec {

public:

 template <class... Args> void emplace_back(Args&&...);

 // остальные члены, как в разделе 13.5

};

Схема && в развертывании пакета параметров шаблона означает, что каждый параметр функции будет ссылкой на r-значение на соответствующий ей аргумент.

Во-вторых, функцию forward() следует использовать для сохранения первоначальных типов аргументов, когда функция emplace_back() передает их функции construct() (см. раздел 16.2.7):

template <class... Args>

inline

void StrVec::emplace_back(Args&&... args) {

 chk_n_alloc(); // пересоздает StrVec при необходимости

 alloc.construct(first_free++, std::forward<Args>(args)...);

}

Тело функции emplace_back() вызывает функцию chk_n_alloc() (см. раздел 13.5), чтобы гарантировать наличие достаточного места для элемента, и вызывает функцию construct(), чтобы создать элемент в позиции, на которую указывает указатель first_free.

std::forward<Args>(args)...

Развертывание в вызове функции construct() разворачивает оба пакета: параметров шаблона Args и параметров функции args. Эта схема создает элементы в формате:

std::forward<Ti>(ti)

где Ti представляет тип i-го элемента в пакете параметров шаблона, a ti представляет i-й элемент в пакете параметров функции. Например, если svec имеет тип StrVec, то при вызове

svec.emplace_back(10, 'c'); // добавит cccccccccc как новый последний

                            // элемент

схема в вызове функции construct() развернется в

std::forward<int>(10), std::forward<char>(c)

Использование функции forward() в этом вызове гарантирует, что если функция emplace_back() будет вызвана с r-значением, то функция construct() также получит r-значение. Например, в вызове

svec.emplace_back(s1 + s2); // использует конструктор перемещения

аргумент функции emplace_back() является r-значением, которое передается функции construct() как

std::forward<string>(string("the end"))

Типом результата вызова forward<string> будет strings&, поэтому функция construct() будет вызвана со ссылкой на r-значение. Функция construct(), в свою очередь, перенаправит этот аргумент конструктору перемещения класса string, чтобы создать этот элемент.

Совет. Перенаправление и шаблоны с переменным количеством аргументов

Функции с переменным количеством аргументов зачастую перенаправляют свои параметры другим функциям. Форма таких функций, как правило, подобна функции emplace_back():

// у функции fun() может быть любое количество параметров, каждый

// из которых является ссылкой r-значения на тип параметра шаблона

template<typename... Args>

void fun(Args&&... args) // развертывание Args в список ссылок

                         // на r-значения

{

 // аргумент work() развертывает как Args, так и args

 work(std::forward<Args>(args)...);

}

Здесь предполагается перенаправить все аргументы функции fun() другой функции, work(), которая, по-видимому, осуществляет реальную работу. Как и вызов функции construct() в функции emplace_back(), развертывание в вызове функции work() разворачивает и пакет параметров шаблона, и пакет параметров функции.

Поскольку параметры функции fun() являются ссылками на r-значение, функции fun() можно передать аргументы любого типа; поскольку для передачи этих аргументов используется функция std::forward(), вся информация о типах этих аргументов будет сохраняться в вызове функции work().

Упражнения раздела 16.4.3

Упражнение 16.58. Напишите функцию emplace_back() для собственного класса StrVec и для класса Vec, написанного в упражнении раздела 16.1.2.

Упражнение 16.59. С учетом того, что s имеет тип string, объясните вызов svec.emplace_back(s).

Упражнение 16.60. Объясните, как работает функция make_shared() (см. раздел 12.1.1).

Упражнение 16.61. Определите собственную версию функции make_shared().

16.5. Специализация шаблона

Не всегда можно написать один шаблон, который наилучшим образом подходит для всех возможных типов аргументов шаблона, для которых может быть создан его экземпляр. В некоторых случаях общий шаблон просто не подходит для типа: он либо приводит к ошибке при компиляции, либо к неправильным действиям. С другой стороны, иногда можно воспользоваться уникальными возможностями определенного типа для создания более эффективной функции, чем та, которой снабжен экземпляр общего шаблона.

Функция compare() — хороший пример шаблона функции, общее определение которого не подходит для специфического типа, а именно символьных указателей. Хотелось бы, чтобы функция compare() сравнивала символьные указатели, используя функцию strcmp(), а не сравнивала значения указателей. Действительно, ведь уже есть перегруженная функция compare(), обрабатывающая символьные строковые литералы (см. раздел 16.1.1):

// первая версия; может сравнить любые два типа

template <typename Т> int compare(const T&, const T&);

// вторая версия, для обработки строковых литералов

template<size_t N, size_t M>

int compare(const char (&)[N], const char (&)[M]);

Однако версия функции compare() с двумя параметрами значения шаблона будет вызвана только при передаче строкового литерала или массива. Если происходит вызов функции compare() с символьными указателями, будет вызвана первая версия шаблона:

const char *p1 = "hi", *p2 = "mom";

compare(p1, p2);      // вызывает первый шаблон

compare("hi", "mom"); // вызывает шаблон с двумя параметрами значения

Нет никакого способа преобразовать указатель в ссылку на массив, поэтому вторая версия функции compare() не подходит для передачи указателей p1 и p2 как аргументов.

Для обработки символьных указателей (в отличие от массивов) можно определить специализацию шаблона (template specialization) для первой версии функции compare(). Специализация — это отдельное определение шаблона, в котором определяется один или несколько параметров шаблона для получения специфического типа.