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

---

Для реализации совместного использования снабдим каждый объект класса StrBlob указателем shared_ptr на вектор в динамической памяти. Указатель-член shared_ptr будет следить за количеством объектов класса StrBlob, совместно использующих тот же самый вектор, и удалит его, когда будет удален последний объект класса StrBlob.

Осталось решить, какие функции будет предоставлять создаваемый класс. Реализуем пока небольшое подмножество функций вектора. Изменим также функции обращения к элементам (включая front() и back()): в данном классе при попытке доступа к не существующим элементам они будут передавать исключения.

У класса будет стандартный конструктор и конструктор с параметром типа initializer_list<string> (см. раздел 6.2.6). Этот конструктор будет получать список инициализаторов в скобках.

class StrBlob {

public:

 typedef std::vector<std::string>::size_type size_type;

 StrBlob();

 StrBlob(std::initializer_list<std::string> il);

 size_type size() const { return data->size(); }

 bool empty() const { return data->empty(); }

 // добавление и удаление элементов

 void push_back(const std::string &t) {data->push_back(t);}

 void pop_back();

 // доступ к элементам

 std::string& front();

 std::string& back();

private:

 std::shared_ptr<std::vector<std::string>> data;

 // передать сообщение при недопустимости data[i]

 void check(size_type i, const std::string &msg) const;

};

В классе будут реализованы функции-члены size(), empty() и push_back(), которые передают свою работу через указатель data внутреннему вектору. Например, функция size() класса StrBlob вызывает функцию data->size() и т.д.

Конструкторы класса StrBlob

Для инициализации своей переменной-члена data указателем на динамически созданный вектор каждый конструктор использует собственный список инициализации (см. раздел 7.1.4). Стандартный конструктор резервирует пустой вектор:

StrBlob::StrBlob(): data(make_shared<vector<string>>()) { }

StrBlob::StrBlob(initializer_list<string> il):

 data(make_shared<vector<string>>(il)) { }

Конструктор, получающий тип initializer_list, передает свой параметр для соответствующего конструктора класса vector (см. раздел 2.2.1). Этот конструктор инициализирует элементы вектора копиями значений из списка.

Функции-члены доступа к элементам

Функции pop_back(), front() и back() обращаются к соответствующим функциям-членам вектора. Эти функции должны проверять существование элементов прежде, чем попытаться получить доступ к ним. Поскольку несколько функций-членов должны осуществлять ту же проверку, снабдим класс закрытой вспомогательной функцией check(), проверяющей принадлежность заданного индекса диапазону. Кроме индекса, функция check() получает аргумент типа string, передаваемый обработчику исключений. Строка описывает то, что пошло не так, как надо:

void StrBlob::check(size_type i, const string &msg) const {

 if (i >= data->size())

  throw out_of_range(msg);

}

Функция pop_back() и функции-члены доступа к элементам сначала вызывают функцию check(). Если проверка успешна, эти функции-члены передают свою работу соответствующим функциям вектора:

strings StrBlob::front() {

 // если вектор пуст, функция check() передаст следующее

 check(0, "front on empty StrBlob");

 return data->front();

}

strings StrBlob::back() {

 check(0, "back on empty StrBlob");

 return data->back();

}

void StrBlob::pop_back() {

 check(0, "pop_back on empty StrBlob");

 data->pop_back();

}

Функции-члены front() и back() должны быть перегружены для констант (см. раздел 7.3.2). Определение этих версий остается в качестве самостоятельного упражнения.

Копирование, присвоение и удаление объектов класса StrBlob

Подобно классу Sales_data, класс StrBlob использует стандартные версии функций копирования, присвоения и удаления объектов (см. раздел 7.1.5). По умолчанию эти функции копируют, присваивают и удаляют переменные-члены класса. У класса StrBlob есть только одна переменная-член — указатель shared_ptr. Поэтому при копировании, присвоении и удалении объекта класса StrBlob его переменная-член shared_ptr будет скопирована, присвоена или удалена.

Как уже упоминалось выше, копирование указателя shared_ptr приводит к инкременту его счетчика ссылок; присвоение одного указателя shared_ptr другому приводит к инкременту счетчика правого операнда и декременту счетчика левого; удаление указателя shared_ptr приводит к декременту его счетчика. Если значение счетчика указателя shared_ptr доходит до нуля, объект, на который он указывает, удаляется автоматически. Таким образом, вектор, созданный конструкторами класса StrBlob, будет автоматически удален при удалении последнего объекта класса StrBlob, указывающего на этот вектор.

Упражнения раздела 12.1.1

Упражнение 12.1. Сколько элементов будут иметь объекты b1 и b2 в конце этого кода?

StrBlob b1; {

 StrBlob b2 = {"a", "an", "the"};

 b1 = b2;

 b2.push_back("about");

}

Упражнение 12.2. Напишите собственную версию класса StrBlob, включающего константные версии функций front() и back().

Упражнение 12.3. Нуждается ли этот класс в константных версиях функций push_back() и pop_back()? Если они нужны, добавьте их. В противном случае объясните, почему они не нужны?

Упражнение 12.4. В функции check() нет проверки того, что параметр i больше нуля. Почему эта проверка не нужна?

Упражнение 12.5. Конструктор, получающий тип initializer_list, не был объявлен как explicit (см. раздел 7.5.4). Обсудите преимущества и недостатки этого выбора.

12.1.2. Непосредственное управление памятью

Язык определяет два оператора, позволяющие резервировать и освобождать области в динамической памяти. Оператор new резервирует память, а оператор delete освобождает память, зарезервированную оператором new.

По причинам, которые станут ясны позже, использование этих операторов для управления памятью существенно более подвержено ошибкам, чем использование интеллектуальных указателей. Кроме того, классы, самостоятельно управляющие памятью (в отличие от таковых, использующих интеллектуальные указатели), не могут полагаться на стандартные определения тех их членов, которые копируют, присваивают и удаляют объекты класса (см. раздел 7.1.4). В результате программы, использующие интеллектуальные указатели, вероятно, будет проще написать и отлаживать.

Пока не пройдена глава 13, будем использовать классы, резервирующие динамическую память, только если для управления ею используются интеллектуальные указатели.

Использование оператора new для динамического резервирования и инициализации объектов

Созданные в динамической памяти объекты не имеют имен, поэтому оператор new не предполагает никаких способов именования резервируемых объектов. Вместо этого оператор new возвращает указатель на зарезервированный объект:

int *pi = new int; // pi указывает на динамически созданный,

                   // безымянный,

                   // неинициализированный объект типа int

Это выражение new создает в динамической памяти объект типа int и возвращает указатель на него.

По умолчанию создаваемые в динамической памяти объекты инициализируются значением по умолчанию (см. раздел 2.2.1). Это значит, что у объектов встроенного или составного типа будет неопределенное значение, а объекты типа класса инициализируются их стандартным конструктором:

string *ps = new string; // инициализируется пустой строкой

int *pi = new int;       // pi указывает на неинициализированный int

Динамически созданный объект можно инициализировать, используя прямую инициализацию (см. раздел 3.2.1). Можно применить традиционный конструктор (используя круглые скобки), а по новому стандарту можно также использовать списочную инициализацию (с фигурными скобками):

int *pi = new int(1024); // pi указывает на объект со значением 1024

string *ps = new string(10, '9'); // *ps = "9999999999"

// вектор на десять элементов со значениями от 0 до 9

vector<int> *pv = new vector<int>{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};