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

---

Функция заканчивается вызовом функции clear() объекта m.folders. Известно, что после перемещения объект m.folders вполне допустим, но его содержимое непредсказуемо. Поскольку деструктор класса Message перебирает набор folders, необходимо убедиться, что набор пуст.

Конструктор перемещения класса Message вызывает функцию move(), чтобы переместить содержимое и инициализировать по умолчанию свой член folders:

Message::Message(Message &&m): contents(std::move(m.contents)) {

 move_Folders(&m); // переместить folders и обновить указатели Folder

}

В теле конструктора происходит вызов функции move_Folders(), чтобы удалить указатели на m и вставить указатели на данное сообщение.

Оператор присваивания при перемещении непосредственно проверяет случай присвоения себя себе:

Messages Message::operator=(Message &&rhs) {

 if (this != &rhs) { // прямая проверка присвоения себя себе

  remove_from_Folders();

  contents = std::move(rhs.contents); // присвоение при перемещении

  move_Folders(&rhs); // сбросить папки, чтобы указывать на это

                      // сообщение

 }

 return *this;

}

Подобно любым операторам присвоения, оператор присваивания при перемещении должен удалить прежние данные левого операнда. В данном случае удаление левого операнда требует удаления указателей на это сообщение из существующих папок, что и делает вызов функции remove_from_Folders(). После удаления из папок происходит вызов функции move(), чтобы переместить contents из объекта rhs в this. Остается только вызвать функцию move_Folders(), чтобы модифицировать указатели Folder.

Итераторы перемещения

Функция reallocate() класса StrVec (см. раздел 13.5) использовала вызов функции construct() в цикле for для копирования элементов из прежней памяти в новую. Альтернативой циклу был бы просто вызов функции uninitialized_copy() для создания нового пространства в памяти. Однако функция uninitialized_copy() делает именно то, о чем говорит ее имя: она копирует элементы. Нет никакой аналогичной библиотечной функции для перемещения объектов в пустую память.

Вместо нее новая библиотека определяет адаптер итератора перемещения (move iterator) (см. раздел 10.4). Итератор перемещения адаптирует переданный ему итератор, изменяя поведение его оператора обращения к значению. Обычно оператор обращения к значению итератора возвращает ссылку на l-значение элемента. В отличие от других итераторов, оператор обращения к значению итератора перемещения возвращает ссылку на r-значение.

Обычный итератор преобразуется в итератор перемещения при вызове библиотечной функции make_move_iterator(), которая получает итератор и возвращает итератор перемещения.

Все остальные функции первоначального итератора работают, как обычно. Поскольку эти итераторы поддерживают обычные функции итераторов, пару итераторов перемещения вполне можно передать алгоритму. В частности, итераторы перемещения можно передать алгоритму uninitialized_copy():

void StrVec::reallocate() {

 // зарезервировать вдвое больше пространства, чем для текущего

 // количества элементов

 auto newcapacity = size() ? 2 * size() : 1;

 auto first = alloc.allocate(newcapacity);

 // переместить элементы

 auto last = uninitialized_copy(make_move_iterator(begin()),

                                make_move_iterator(end()),

                                first);

 free();           // освободить прежнее пространство

 elements = first; // обновить указатели

 first_free = last;

 cap = elements + newcapacity;

}

Алгоритм uninitialized_copy() вызывает функцию construct() для каждого элемента исходной последовательности, чтобы скопировать элемент по назначению. Для выбора элемента из исходной последовательности данный алгоритм использует оператор обращения к значению итератора. Поскольку был передан итератор перемещения, оператор обращения к значению возвращает ссылку на r-значение. Это означает, что функция construct() будет использовать для создания элементов конструктор перемещения.

Следует заметить, что стандартная библиотека не дает гарантий применимости всех алгоритмов с итераторами перемещения. Так как перемещение объекта способно удалить оригинал, итераторы перемещения следует передать алгоритмам, только тогда, когда вы уверены, что алгоритм не будет обращаться к элементам после того, как он присвоил этот элемент или передал его пользовательской функции.

Совет. Не слишком спешите с перемещением

Поскольку состояние оригинального объекта перемещения неопределенно, вызов для него функции std::move() — опасная операция. Когда происходит вызов функции move(), следует быть абсолютно уверенным в том, что у оригинального объекта перемещения не может быть никаких других пользователей.

Взвешенно использованная в коде класса, функция move() способна обеспечить существенный выигрыш в производительности. Небрежное ее использование в обычном пользовательском коде (в отличие от кода реализации класса), вероятней всего, приведет к загадочным и трудно обнаруживаемым ошибкам, а не к повышению производительности приложения.

За пределами кода реализации класса, такого как конструкторы перемещения или операторы присваивания при перемещении, используйте функцию std::move() только при абсолютной уверенности в необходимости перемещения и в том, что перемещение гарантированно будет безопасным.

Упражнения раздела 13.6.2

Упражнение 13.49. Добавьте конструктор перемещения и оператор присваивания при перемещении в классы StrVec, String и Message.

Упражнение 13.50. Снабдите функции перемещения класса String операторами вывода и снова запустите программу из упражнения 13.48 раздела 13.6.1, в котором использовался вектор vector<String>, и посмотрите, когда теперь удается избежать копирования.

Упражнение 13.51. Хотя указатель unique_ptr не может быть скопирован, в разделе 12.1.5 была написана функция clone(), которая возвратила указатель unique_ptr по значению. Объясните, почему эта функция допустима и как она работает.

Упражнение 13.52. Объясните подробно, что происходит при присвоении объектов класса HasPtr. В частности, опишите шаг за шагом, что происходит со значениями hp, hp2 и параметром rhs в операторе присвоения класса HasPtr.

Упражнение 13.53. С точки зрения низкоуровневой эффективности оператор присвоения класса HasPtr не идеален. Объясните почему. Реализуйте для класса HasPtr оператор присвоения копии и присваивания при перемещении и сравните действия, выполняемые в новом операторе присваивания при перемещении, с версией копии и обмена.

Упражнение 13.54. Что бы случилось, если бы мы определи оператор присваивания при перемещении для класса HasPtr, но не изменили оператор копии и обмена? Напишите код для проверки вашего ответа.

13.6.3. Ссылки на r-значение и функции-члены

Все функции-члены, кроме конструкторов и операторов присвоения, могут извлечь пользу из предоставления версии копирования и перемещения. Такие функции-члены с поддержкой перемещения обычно используют ту же схему параметров, что и конструктор копий/перемещения и операторы присвоения, — одна версия получает ссылку на константное l-значение, а вторая — ссылку на не константное r-значение.

Например, библиотечные контейнеры, определяющие функцию push_back(), предоставляют две версии: параметр одной является ссылкой на r-значение, а другой — ссылкой на константное l-значение. С учетом того, что X является типом элемента, эти функции контейнера определяются так:

void push_back(const X&); // копирование: привязка к любому X

void push_back(X&&);      // перемещение: привязка только к изменяемым

                          // r-значениям типа X

Первой версии функции push_back() можно передать любой объект, который может быть приведен к типу X. Эта версия копирует данные своего параметра. Второй версии можно передать только r-значение, которое не является константой. Эта версия точнее и лучшее соответствует неконстантным r-значениям и будет выполнена при передаче поддающегося изменению r-значения (см. раздел 13.6.2). Эта версия способна захватить ресурсы своего параметра.