Мюррей Хилл - C++

• Название: C++
• Автор: Мюррей Хилл
• Жанр: Программирование

С++ – это универсальный язык программирования, задуманный так, чтобы сделать программирование более приятным для серьезного программиста. За исключением второстепенных деталей С++ является надмножеством языка программирования C. Помимо возможностей, которые дает C, С++ предоставляет гибкие и эффективные средства определения новых типов. Используя определения новых типов, точно отвечающих концепциям приложения, программист может разделять разрабатываемую программу на легко поддающиеся контролю части. Такой метод построения программ часто называют абстракцией данных. Информация о типах содержится в некоторых объектах типов, определенных пользователем. Такие объекты просты и надежны в использовании в тех ситуациях, когда их тип нельзя установить на стадии компиляции. Программирование с применением таких объектов часто называют объектно-ориентированным. При правильном использовании этот метод дает более короткие, проще понимаемые и легче контролируемые программы.

Ключевым понятием С++ является класс. Класс – это тип, определяемый пользователем. Классы обеспечивают сокрытие данных, гарантированную инициализацию данных, неявное преобразование типов для типов, определенных пользователем, динамическое задание типа, контролируемое пользователем управление памятью и механизмы перегрузки операций. С++ предоставляет гораздо лучшие, чем в C, средства выражения модульности программы и проверки типов. В языке есть также усовершенствования, не связанные непосредственно с классами, включающие в себя символические константы, inline-подстановку функций, параметры функции по умолчанию, перегруженные имена функций, операции управления свободной памятью и ссылочный тип. В С++ сохранены возможности языка C по работе с основными объектами аппаратного обеспечения (биты, байты, слова, адреса и т.п.). Это позволяет весьма эффективно реализовывать типы, определяемые пользователем.

С++ и его стандартные библиотеки спроектированы так, чтобы обеспечивать переносимость. Имеющаяся на текущий момент реализация языка будет идти в большинстве систем, поддерживающих C. Из С++ программ можно использовать C библиотеки, и с С++ можно использовать большую часть инструментальных средств, поддерживающих программирование на C.

Эта книга предназначена главным образом для того, чтобы помочь серьезным программистам изучить язык и применять его в нетривиальных проектах. В ней дано полное описание С++, много примеров и еще больше фрагментов программ.

---

int overflow(int c =EOF); int underflow();

// ...

// Открывает файл: // если не срабатывает, то возвращет 0, // в случае успеха возвращает «this» filebuf* open(char *name, open_mode om); int close() (* /* ... */ *)

filebuf() (* opened = 0; *) filebuf(int nfd) (* /* ... */ *) filebuf(int nfd, char* p, int l) : (p,l) (* /*...*/ *) ~filebuf() (* close(); *) *);

int filebuf::underflow() // заполняет буфер из fd (* if (!opened !! allocate()==EOF) return EOF;

int count = read(fd, base, eptr-base); if (count « 1) return EOF;

qptr = base; pptr = base + count; return *qptr amp; 0377; *)

8.7 Эффективность

Можно было бы ожидать, что раз ввод/вывод «stream.h» определен с помощью общедоступных средств языка, он будет мнее эффективен, чем встроенное средство. На самом деле это не так. Для действий вроде «поместить символ в поток» использются inline-функции, единственные необходимые на этом уровне вызовы функций возникают из-за переполнения сверху и снизу.

Для простых объектов (целое, строка и т.п.) требуется по оному вызову на каждый. Как выясняется, это не отличается от прочих средств ввода/вывода, работающих с объектами на этом уровне.

8.8 Упражнения

1. (*1.5) Считайте файл чисел с плавающей точкой, составьте из пар считанных чисел комплексные числа и выведите комплексные числа.

2. (*1.5) Определите тип name_and_address (имя_и_адрес). Определите для него «„ и “». Скопируйте поток объектов name_and_address.

3. (*2) Постройте несколько функций для запроса и чтения различного вида информации. Простейший пример – функция y_or_n() в #8.4.4. Идеи: целое, число с плавающей токой, имя файла, почтовый адрес, дата, личные данные и т. д. Постарайтесь сделать их защищенными от дурака.

4. (*1.5) Напишите программу, которая печатает (1) все бувы в нижнем регистре, (2) все буквы, (3) все буквы и цифры, (4) все символы, которые могут встречаться в идентификаторах С++ на вашей системе, (5) все символы пунктуации, (6) целые значения всех управляющих симвлов, (7) все символы пропуска, (8) целые значения всех символов пропуска, и (9) все печатаемые символы.

5. (*4) Реализуйте стандартную библиотеку ввода/вывода C («stdio.h») с помощью стандартной библиотеки ввода/вывда С++ («stream.h»).

6. (*4) Реализуйте стандартную библиотеку ввода/вывода С++ («stream.h») с помощью стандартной библиотеки ввода/ввода C («stdio.h»).

7. (*4) Реализуйте стандартные библиотеки C и С++ так, чтбы они могли использоваться одновременно.

8. (*2) Реализуйте класс, для которого [] перегружено для реализации случайного чтения символов из файла.

9. (*3) Как Упражнение 8, только сделайте, чтобы [] работло и для чтения, и для записи. Подсказка: сделайте, чтбы [] возвращало объект «дескрипторного типа», для котрого присваивание означало бы присвоить файлу через дескриптор, а неявное преобразование в char означало бы чтение из файла через дескриптор.

10. (*2) Как Упражнение 9, только разрешите [] индексировать записи некоторого вида, а не символы.

11. (*3) Сделайте обобщенный вариант класса, определенного в Упражнении 10.

12. (*3.5) Разработайте и реализуйте операцию ввода по споставлению с образцом. Для спецификации образца исползуйте строки формата в духе printf. Должна быть возмоность попробовать сопоставить со вводом несколько образцов для нахождения фактического формата. Можно было бы вывести класс ввода по образцу из istream.

13. (*4) Придумайте (и реализуйте) вид образцов, которые намного лучше.

Справочное Руководство 1. Введение

Язык программирования С++ – это C*, расширенный введенем классов, inline-функций, перегруженных операций, перегрженных имен функций, константных типов, ссылок, операций уравления свободной памятью, проверки параметров функций. Коротко различия между С++ и «старым С» приведены в #15. В этом руководстве описывается язык на Июнь 1985.

– * «Язык программирования Си» Брайэна В. Кернигана и Дениса М. Ритчи. Это руководство было построено на основе Спрвочного Руководства по Языку C («C Programming Language – Reference Manual») системы UNIX V с разрешения AT amp;T Bell Laboratories. (прим. автора)

2. Договоренности о Лексике

Есть шесть классов лексем: идентификаторы, ключевые слва, константы, строки, операторы и прочие разделители. Симвлы пробела, табуляции и новой строки, а также комментарии (собирательно – «белые места»), как описано ниже, игнорируюся, за исключением тех случаев, когда они служат разделителми лексем. Некое пустое место необходимо для разделения идетификаторов, ключевых слов и констант, которые в противном случае окажутся соприкасающимися.

Если входной поток разобран на лексемы до данного симвла, принимается, что следующая лексема содержит наиболее длинную строку символов из тех, что могут составить лексему.

2.1 Комментарии

Символы /* задают начало комментария, заканчивающегося символами */. Комментарии не могут быть вложенными. Символы / / начинают комментарий, который заканчивается в конце строки, на которой они появились.

2.2 Идентификаторы (Имена)

Идентификатор – последовательность букв и цифр проивольной длины. Первый символ обязан быть буквой. Подчерк '_' считается за букву. Буквы в верхнем и нижнем регистрах явлются различными.

2.3 Ключевые Слова

Следующие идентификаторы зарезервированы для использовния в качестве ключевых слов и не могут использоваться иным образом:

asm auto break case char class const continue default delete do double else enum extern float for friend goto if inline int long new operator overload public register return short sizeof static struct switch this typedef union unsigned virtual void while

Идентификаторы signed и volatile зарезервированы для применения в будущем.

2.4 Константы

Как описано ниже, есть несколько видов констант. В #2.6 приводится краткая сводка аппаратных характеристик, которые влияют на их размеры.

2.4.1 Целые Константы

Целая константа, состоящая из последовательности цифр, считается восьмиричной, если она начинается с 0 (цифры ноль), и десятичной в противном случае. Цифры 8 и 9 не являются восьмиричными цифрами. Последовательность цифр, которой прешествует 0х или 0Х, воспринимается как шестнадцатиричное цлое. В шестнадцатеричные цифры входят буквы от а или А до f или F, имеющие значения от 10 до 15. Десятичная константа, значение которой превышает наибольшее машинное целое со знком, считается длинной (long); восьмеричная и шестнадцатериная константа, значение которой превышает наибольшее машинное целое со знаком, считается long; в остальных случаях целые константы считаются int.

2.4.2 Явно Заданные Длинные Константы

Десятичная, восьмиричная или шестнадцатиричная констата, за которой непосредственно стоит l (латинская буква «эль») или L, считается длинной константой.

2.4.3 Символьные Константы

Символьная константа состоит из символа, заключенного в одиночные кавычки (апострофы), как, например, 'х'. Значением символьной константы является численное значение символа в машинном наборе символов (алфавите). Символьные константы считаются данными типа int.

Некоторые неграфические символы, одиночная кавычка ' и обратная косая \, могут быть представлены в соответствие со следующей таблицей escape-последовательностей:

символ новой строки NL(LF) \n горизонтальная табуляция NT \t вертикальная табуляция VT \v возврат на шаг BS \b возврат каретки CR \r перевод формата FF \f обратная косая \ \\ одиночная кавычка (апостроф) ' \' набор битов 0ddd \ddd набор битов 0xddd \xddd

Escape-последовательность \ddd состоит из обратной ксой, за которой следуют 1, 2 или 3 восьмеричных цифры, задащие значение требуемого символа. Специальным случаем такой консрукции является \0 (не следует ни одной цифры), задающая пустой символ NULL. Escape-последовательность \xddd состоит из обратной косой, за которой следуют 1, 2 или 3 шестнадцатричных цифры, задающие значение требуемого символа. Если слдующий за обратной косой символ не является одним из перечиленных, то обратная косая игнорируется.

2.4.4 Константы с Плавающей Точкой

Константа с плавающей точкой состоит из целой части, десятичной точки, мантиссы, е или Е и целого показателя стпени (возможно, но не обязательно, со знаком). Целая часть и мантисса обе состоят из последовательности цифр. Целая часть или мантисса (но не обе сразу) может быть опущена; или десятичная точка, или е(Е) вместе с целым показателем степени (но не обе части одновременно) может быть опущена. Константа с плавающей точкой имеет тип double.

2.4.5 Перечислимые Константы

Имена, описанные как перечислители, (см. #8.5) являются константами типа int.

2.4.6 Описанные Константы

Объект (#5) любого типа может быть определен как имеющий постоянное значение во всей области видимости (#4.1) его имни. В случае указателей для достижения этого используется декларатор *const; для объектов, не являющихся указателями, используется описатель const (#8.2).

2.5 Строки

Строка есть последовательность символов, заключенная в двойные кавычки: «...». Строка имеет тип «массив символов» и класс памяти static (см. #4 ниже), она инициализируется зданными символами. Все строки, даже если они записаны одинково, различны. Компилятор располагает в конце каждой строки нулевой (пустой) байт \0 с тем, чтобы сканируюшая строку программа могла найти ее конец. В строке перед символом двоной кавычки " обяэательно должен стоять \; кроме того, могут использоваться те же escape-последовательности, что были опсаны для символьных констант. И, наконец, символ новой строки может появляться только сразу после \, тогда оба,– \ и символ новой строки,– игнорируются.