Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

• Название: C++. Сборник рецептов
• Автор: Д. Стефенс
• Издательство: КУДИЦ-ПРЕСС
• Жанр: Программирование
• Год: 2007
• ISBN: 5-91136-030-6

Данная книга написана экспертами по C++ и содержит готовые рецепты решения каждодневных задач для программистов на С++. Один из авторов является создателем библиотеки Boost Iostreams и нескольких других библиотек C++ с открытым исходным кодом. В книге затрагивается множество тем, вот лишь некоторые из них: работа с датой и временем; потоковый ввод/вывод; обработка исключений; работа с классами и объектами; сборка приложений; синтаксический анализ XML-документов; программирование математических задач. Читатель сможет использовать готовые решения, а сэкономленное время и усилия направить на решение конкретных задач.

---

                   // ...

}

Это может также помочь обнаружить более тонкие ошибки, подобно тому, что делает const в роли квалификатора переменной (см. рецепт 15.3). Рассмотрим следующую глупую ошибку.

bool RecordSet::getFieldVal(int i, std::string& s) const {

 fieldArray_[i] = s; // Ой, я не это имел в виду

 // ...

}

Снова компилятор преждевременно завершит работу и выдаст сообщение об ошибке, потому что вы пытаетесь изменить переменную-член, а это не разрешается делать в константных функциях-членах. Ну, при одном исключении.

В классе RecordSet (в таком, как (схематичный) класс в примере 15.4) вам, вероятно, потребовалось бы перемещаться туда-сюда по набору записей, используя понятие «текущей» записи. Простой способ заключается в применении переменной-члена целого типа, содержащей номер текущей записи; ваши функции-члены, предназначенные для перемещения текущей записи вперед-назад, должны увеличивать или уменьшать это значение.

void RecordSet::gotoNextPecord() const {

 if (curIndex_ >= 0 && curIndex_ < numRecords_-1)

  ++curIndex_;

}

void RecordSet::gotoPrevRecord() const {

 if (curIndex_ > 0)

  --curIndex_;

}

Очевидно, что это не сработает, если эти функции-члены являются константными. Обе обновляют данное-член. Однако без этого пользователи класса RecordSet не смогут перемещаться по объекту const RecordSet. Это исключение из правил работы с константными функциями-членами является вполне разумным, поэтому C++ имеет механизм его поддержки: ключевое слово mutable.

Для того чтобы curIndex_ можно было обновлять в константной функции-члене, объявите ее с ключевым словом mutable в объявлении класса.

mutable int curIndex_;

Это позволит вам модифицировать curIndex_ в любом месте. Однако этой возможностью следует пользоваться разумно, поскольку это действует на вашу функцию так, как будто она становится с этого момента неконстантной.

Применение ключевого слова const в примере 15.4 позволяет гарантировать невозможность изменения состояния объекта в функции-члене. В целом, такой подход дает хорошие результаты, потому что сообщает пользователям класса о режиме работы функции-члена и потому что сохраняет вам репутацию, заставляя компилятор проконтролировать отсутствие в функции-члене непредусмотренных действий.

15.5. Написание оператора, не являющегося функцией-членом

Проблема

Необходимо написать бинарный оператор, и вы не можете или не хотите сделать его функцией-членом класса.

Решение

Используйте ключевое слово operator, временную переменную и конструктор копирования для выполнения основной работы и возвратите временный объект. В примере 15.5 приводится простой оператор конкатенации строк для пользовательского класса String.

Пример 15.5. Конкатенация с использованием оператора не члена

#include <iostream>

#include <cstring>

class String { // Предположим, что объявление класса String содержит,

               // по крайней мере, все, что указанно ниже

public:

 String();

 String(const char* p);

 String(const String& orig);

 ~String() {delete buf_;}

 String& append(const String& s);

 size_t length() const;

 const char* data() const;

 String& operator=(const String& orig);

 // ...

};

String operator+(const String& lhs, const String& rhs) {

 String tmp(lhs); // Сконструировать временный объект с помощью

                  // конструктора копирования

 tmp.append(rhs); // Использовать функцию-член для выполнения реальной

                  // работы

 return(tmp); // Возвратить временный объект

}

int main() {

 String s1("banana ");

 String s2("rancher");

 String s3, s4, s5, s6;

 s3 = s1 + s2;           // Работает хорошо, но с сюрпризами

 s4 = s1 + "rama";       // Автоматически конструируется "rama", используя

                         // конструктор String(const char*)

 s5 = "ham " + s2;       // Круто, то же самое можно делать даже

 s6 = s1 + "rama " + s2; // с другим операндом

 std::cout << "s3 = " << s3.data() << '\n';

 std::cout << "s4 = " << s4.data() << '\n';

 std::cout << "s5 = " << s5.data() << '\n';

 std::cout << "s6 = " << s6.data() << '\n';

}

Обсуждение

Независимый оператор объявляется и определяется подобно оператору функции-члена. В примере 15.5 я мог бы реализовать operator+ как функцию-член, объявляя ее следующим образом.

String operator+(const String& rhs);

В большинстве случаев это будет работать одинаково, независимо от того, определяется ли operator+ как функция-член или нет, однако существует, по крайней мере, две причины, по которым желательно реализовать его не как функцию-член. Первая причина концептуальная, имеет ли смысл иметь оператор, который возвращает новый, отличный от других объект? operator+, реализованный как функция-член, не проверяет и не изменяет состояние объекта. Это служебная функция общего назначения, которая в данном случае работает со строками типа String и, следовательно, не должна являться функцией членом.

Вторая причина техническая. При использовании оператора-члена вы не сможете выполнить следующую операцию (из приведенного выше примера).

s5 = "ham " + s2;

Это не сработает, потому что символьная строка не имеет operator+, который принимает String в качестве параметра. С другой стороны, если вы определили независимый operator+, который принимает два параметра типа String, ваш компилятор проверит наличие в классе String конструктора, принимающего const char* в качестве аргумента (или любой другой тип, который вы используете совместно с String), и сконструирует временный объект на этапе выполнения. Поэтому приведенная выше строка эквивалентна следующей.

s5 = String("ham ") + s2;

Компилятор позволяет вам немного сэкономить ваши действия и не вводить несколько символов за счет поиска и вызова соответствующего конструктора.

Перегрузка операторов сдвига потоков влево и вправо (<< и >>) также требует применения операторов не-членов. Например, для записи нового объекта в поток, используя сдвиг влево, вам придется следующим образом объявить operator<<:

ostream& operator<<(ostream& str, const MyClass& obj);

Конечно, вы можете создать подкласс одного из классов потока стандартной библиотеки и добавить все необходимые вам операторы сдвига влево, но будет ли такое решение действительно удачным? При таком решении только тот программный код, который использует ваш новый класс потока, сможет записывать в него объекты вашего специального класса. Если вы используете независимый оператор, любой программный код в том же самом пространстве имен сможет без проблем записать ваш объект в ostream (или считать его из istream).

15.6. Инициализация последовательности значениями, разделяемыми запятыми

Проблема

Требуется инициализировать последовательность набором значений, разделяемых запятыми, подобно тому как это делается для встроенных массивов.

Решение

При инициализации стандартных последовательностей (таких как vector и list) можно использовать синтаксис с запятыми, определяя вспомогательный класс и перегружая оператор запятой, как это продемонстрировано в примере 15.6.

Пример 15.6. Вспомогательные классы для инициализации стандартных последовательностей с применением синтаксиса с запятыми

#include <vector>

#include <iostream>

#include <iterator>

#include <algorithm>

using namespace std;

template<class Seq_T>

struct comma helper {

 typedef typename Seq_T::value_type value_type;

 explicit comma_helper(Seq_T& x) : m(x) {}

 comma_helper& operator=(const value_type& x) {

  m.clear();

  return operator+=(x);

 }

 comma_helper& operator+=(const value_type& x) {

  m.push_back(x);

  return *this;

 }

 Seq_T& m;

};

template<typename Seq_T>

comma_helper<Seq_T> initialize(Seq_T& x) {

 return comma_helper<Seq_T>(x);

}

template<class Seq_T, class Scalar_T>

comma_helper<Seq_T>& operator,(comma_helper<Seq_T>& h, Scalar_T x) {

 h += x;

 return h;

}

int main() {

 vector v;

 int a = 2;

 int b = 5;

 initialize(v) = 0, 1, 1, a, 3, b, 8, 13;

 cout << v[3] << endl; // выдает 2