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

---

Обратите внимание: операндами оператора typeid являются проверяемые объекты (*bp), а не указатели (bp).

// результат проверки всегда ложный: тип bp - указатель на класс Base

if (typeid(bp) == typeid(Derived)) {

 // код, который никогда не будет выполнен

}

Это условие сравнивает тип Base* с типом Derived. Хотя указатель указывает на объект типа класса, обладающего виртуальными функциями, сам указатель не является объектом типа класса. Тип Base* может быть вычислен и вычисляется во время компиляции. Этот тип не совпадает с типом Derived, поэтому условие всегда будет ложно, независимо от типа объекта, на который указывает указатель bp.

Применение оператора typeid к указателю (в отличие от объекта, на который указывает указатель) возвращает статический тип времени компиляции указателя.

Оператор typeid требует, чтобы проверка во время выполнения определила, обрабатывается ли выражение. Компилятор обрабатывает выражение, только если у типа есть виртуальные функции. Если у типа нет никаких виртуальных функций, то оператор typeid возвращает статический тип выражения; статический тип известен компилятору и без вычисления выражения.

Если динамический тип выражения может отличаться от статического, то выражение следует вычислить (во время выполнения), чтобы определить результирующий тип. Это различие имеет значение при выполнении оператора typeid(*p). Если p указывает на тип без виртуальных функций, то указатель p не обязан быть допустимым указателем. В противном случае выражение *p вычисляется во время выполнения, тогда указатель p обязан быть допустимым. Если указатель p пуст, то выражение typeid(*p) передаст исключение bad_typeid.

Упражнения раздела 19.2.2

Упражнение 19.6. Напишите выражение для динамического приведения указателя на тип Query_base к указателю на тип AndQuery (см. раздел 15.9.1). Проверьте приведение, используя объект класса AndQuery и класса другого запроса. Выведите сообщение, подтверждающее работоспособность приведения, и убедитесь, что вывод соответствует ожиданиям.

Упражнение 19.7. Напишите то же приведение, но приведите объект класса Query_base к ссылке на тип AndQuery. Повторите проверку и удостоверьтесь в правильности работы приведения.

Упражнение 19.8. Напишите выражение typeid, чтобы убедиться, указывают ли два указателя на класс Query_base на тот же тип. Затем проверьте, не является ли этот тип классом AndQuery.

19.2.3. Использование RTTI

В качестве примера случая, когда может пригодиться RTTI, рассмотрим иерархию класса, для которого желательно реализовать оператор равенства (см. раздел 14.3.1). Два объекта равны, если у них тот же тип и то же значение для заданного набора переменных-членов. Каждый производный тип может добавлять собственные данные, которые придется включать в набор проверяемых на равенство.

Казалось бы, эту проблему можно решить, определив набор виртуальных функций, которые проверяют равенство на каждом уровне иерархии. Сделав оператор равенства виртуальным, можно было бы определить одну функцию, которая работает со ссылкой на базовый класс. Этот оператор мог бы передать свою работу виртуальной функции equal(), которая и осуществляла бы все необходимые действия.

К сожалению, виртуальные функции не очень хороши для решения этой задачи. Параметры виртуальной функции должны иметь одинаковые типы и в базовом, и в производных классах (см. раздел 15.3). Если бы пришлось определить виртуальную функцию equal(), то ее параметр был бы ссылкой на базовый класс. Если параметр является ссылкой на базовый класс, то функция equal() сможет использовать только члены из базового класса. Функция equal() никак не могла бы сравнить члены, определенные в производном классе.

Оператор равенства должен возвращать значение false при попытке сравнить объекты разных типов. Например, если попытаться сравнивать объект базового класса с объектом производного, оператор == должен возвратить значение false.

С учетом этого наблюдения можно прийти к выводу, что решить данную проблему можно с использованием RTTI. Определим оператор равенства, параметр которого будет ссылкой на тип базового класса. Оператор равенства будет использовать оператор typeid для проверки наличия у операндов одинакового типа. Если тип операндов разный, оператор возвратит значение false. В противном случае он возвратит виртуальную функцию equal(). Каждый класс определит функцию equal() так, чтобы сравнить переменные-члены собственного типа. Эти операторы получают параметр типа Base&, но приводят операнд к собственному типу, прежде чем начать сравнение.

Иерархия класса

Чтобы сделать концепцию более конкретной, предположим, что рассматриваемые классы выглядят следующим образом:

class Base {

 friend bool operator==(const Base&, const Base&);

public:

 // члены интерфейса для класса Base

protected:

 virtual bool equal(const Base&) const;

 // данные и другие члены реализации класса Base

};

class Derived: public Base {

public:

 // данные и другие члены реализации класса Base

protected:

 bool equal(const Base&) const;

 // данные и другие члены реализации класса Derived

};

Оператор равенства, чувствительный к типу

Рассмотрим, как можно было бы определить общий оператор равенства:

bool operator==(const Base &lhs, const Base &rhs) {

 // возвращает false, если типы не совпадают; в противном случае вызов

 // виртуальной функции equal()

 return typeid(lhs) == typeid(rhs) && lhs.equal(rhs);

}

Этот оператор возвращает значение false, если операнды имеют разный тип. Если они имеют одинаковый тип, оператор делегирует реальную работу по сравнению операндов виртуальной функции equal(). Если операнды являются объектами класса Base, вызывается функция Base::equal(), а если объектами класса Derived — то функция Derived::equal().

Виртуальная функция equal()

Каждый класс иерархии должен иметь собственную версию функции equal(). Начало у функций всех производных классов будет одинаковым: они приводят аргумент к типу собственного класса:

bool Derived::equal(const Base &rhs) const {

 // известно, что типы равны, значит, приведение не передаст

 // исключения

 auto r = dynamic_cast<const Derived&>(rhs);

 // действия по сравнению двух объектов класса Derived и возвращению

 // результата

}

Приведение всегда должно быть успешным, ведь оператор равенства вызывает эти функции только после проверки того, что два операнда имеют одинаковый тип. Однако приведение необходимо, чтобы функция могла обращаться к производным членам правого операнда.

Функция equal() базового класса

Эта функция гораздо проще других:

bool Base::equal(const Base &rhs) const {

 // действия по сравнению двух объектов класса Base

}

Здесь нет никакой необходимости в приведении аргументов перед применением. Оба они, и *this и параметр, являются объектами класса Base, поэтому все доступные для него функции содержатся в классе объекта.

19.2.4. Класс type_info

Точное определение класса type_info зависит от компилятора, но стандарт гарантирует, что класс будет определен в заголовке typeinfo и предоставлять, по крайней мере, те функции, которые перечислены в табл. 19.1.

Этот класс обладает также открытым виртуальным деструктором, поскольку он предназначен для использования в качестве базового класса. Если компилятор позволяет предоставить дополнительную информацию о типе, для этого следует воспользоваться классом, производным от класса type_info.

Таблица 19.1. Функции класса type_info

t1 == t2 Возвращает значение true, если оба объекта (t1 и t2) имеют тот же тип, и значение false — в противном случае t1 != t2 Возвращает значение true, если оба объекта (t1 и t2) имеют разные типы, и значение false — в противном случае t.name() Возвращает символьную строку в стиле С, содержащую отображаемую версию имени типа. Имена типов создаются способом, не зависящим от системы t1.before(t2) Возвращает логическое значение (тип bool), указывающее на то, следует ли тип t1 прежде типа t2. Порядок следования зависит от компилятора

У класса type_info нет стандартного конструктора, а оператор присвоения, конструктор копий и перемещения определены как удаленные (см. раздел 13.1.6). Поэтому нельзя определять, копировать или присваивать объекты типа type_info. Единственный способ создания объектов класса type_info — это оператор typeid.