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

---

Определив класс WordQuery, можно определить конструктор Query(), получающий строку:

inline

Query::Query(const std::string &s): q(new WordQuery(s)) { }

Этот конструктор резервирует объект класса WordQuery и инициализирует его указатель-член так, чтобы он указывал на этот недавно созданный объект.

Класс NotQuery и оператор ~

Оператор ~ подразумевает создание объекта класса NotQuery, содержащего инверсный запрос:

class NotQuery: public Query_base {

 friend Query operator~(const Query &);

 NotQuery(const Query &q): query(q) { }

 // конкретный класс: NotQuery определяет все унаследованные

 // чистые виртуальные функции

 std::string rep() const {return + query.rep() + ")";}

 QueryResult eval(const TextQuery&) const;

 Query query;

};

inline Query operator~(const Query &operand) {

 return std::shared_ptr<Query_base>(new NotQuery(operand));

}

Поскольку все члены класса NotQuery являются закрытыми, объявляем оператор ~ дружественным. Чтобы отобразить объект класса NotQuery, следует вывести символ "~" сопровождаемый основным запросом. Чтобы сделать приоритет очевидным для читателя, заключим запрос в скобки.

Следует заметить то, что вызов функции rep() объекта класса NotQuery в конечном счете приводит к виртуальному вызову функции собственной функции-члена rep(): query.rep() — это невиртуальный вызов функции-члена rep() класса Query. Функция Query::rep() в свою очередь осуществляет вызов q->rep(), являющийся виртуальным вызовом через указатель Query_base.

Оператор ~ динамически резервирует новый объект класса NotQuery. Оператор return (неявно) использует конструктор Query(), получающий указатель shared_ptr<Query_base>. Таким образом, оператор return эквивалентен следующему:

// резервировать новый объект NotQuery

// связать новый объект NotQuery с указателем shared_ptr<Query_base>

shared_ptr<Query_base> tmp(new NotQuery(expr));

return Query(tmp); // использовать конструктор Query(), получающий

                   // указатель shared_ptr

Функция-член eval() достаточно сложна, поэтому реализуем ее вне тела класса. Более подробно функция eval() рассматривается в разделе 15.9.4.

Класс BinaryQuery

Класс BinaryQuery — это абстрактный базовый класс, содержащий данные, необходимые двум классам запроса, AndQuery и OrQuery, которые используют по два операнда:

class BinaryQuery: public Query_base {

protected:

 BinaryQuery(const Query &l, const Query &r, std::string s):

  lhs(l), rhs(r), opSym(s) { }

 // абстрактный класс: BinaryQuery функцию eval() не определяет

 std::string rep() const { return "(" + lhs.rep() + " "

                                      + opSym + " "

                                      + rhs.rep() + ")"; }

 Query lhs, rhs;    // правый и левый операнды

 std::string opSym; // имя оператора

};

Данными класса BinaryQuery являются два операнда запроса и символ оператора. Конструктор получает эти два операнда и символ оператора, каждый из которых он хранит в соответствующих переменных-членах.

Чтобы отобразить объект класса BinaryOperator, следует вывести выражение в скобках, состоящее из левого операнда, оператора и правого операнда. Как и в случае класса NotQuery, вызов функции rep() в конечном счете осуществляет вызов виртуальных функций rep() объектов класса Query_base, на которые указывают параметры lhs и rhs.

Класс BinaryQuery не переопределяет функцию eval(), а следовательно, наследует ее чистой виртуальной. Таким образом, класс BinaryQuery остается абстрактным и его объекты создавать нельзя.

Классы AndQuery, OrQuery и их операторы

Классы AndQuery и OrQuery, а также соответствующие им операторы очень похожи:

class AndQuery: public BinaryQuery {

 friend Query operators(const Query&, const Query&);

 AndQuery(const Query &left, const Query &right):

  BinaryQuery(left, right, "&") { }

 // конкретный класс: AndQuery наследует функцию rep(),

 // а остальные чистые виртуальные функции переопределяет

 QueryResult eval(const TextQuery&) const;

};

inline Query operator&(const Query &lhs, const Query &rhs) {

 return std::shared_ptr<Query_base>(new AndQuery(lhs, rhs));

}

class OrQuery: public BinaryQuery {

 friend Query operator|(const Query&, const Query&);

 OrQuery(const Query &left, const Query &right):

  BinaryQuery(left, right, "|") { }

 QueryResult eval(const TextQuery&) const;

};

inline Query operator|(const Query &lhs, const Query &rhs) {

 return std::shared_ptr<Query_base>(new OrQuery(lhs, rhs));

}

Эти классы объявляют соответствующий оператор дружественным и определяют конструктор, создающий их базовую часть класса BinaryQuery с соответствующим оператором. Они наследуют определение функции rep() от класса BinaryQuery, но каждый из них определяет собственную версию функции eval().

Как и оператор операторы & и | возвращают указатель shared_ptr на вновь созданный объект соответствующего типа. Этот указатель shared_ptr приводится к типу Query в операторе return каждого из этих операторов.

Упражнения раздела 15.9.3

Упражнение 15.34. Исходя из выражения, представленного на рис. 15.3:

(a) Перечислите конструкторы, задействованные при обработке этого выражения;

(b) Перечислите обращения к функции rep() из выражения cout << q;

(c) Перечислите обращения к функции eval() из выражения q.eval.

Упражнение 15.35. Реализуйте классы Query и Query_base, включая определение функции rep(), но исключая определение функции eval().

Упражнение 15.36. Добавьте операторы вывода в конструкторы и функции-члены rep(). Запустите код на выполнение, чтобы проверить свои ответы на вопросы (а) и (b) первого упражнения.

Упражнение 15.37. Какие изменения следовало бы внести в классы, если бы у производных классов были члены типа shared_ptr<Query_base>, а не типа Query?

Упражнение 15.38. Допустимы ли следующие объявления? Если нет, то почему? Если да, то что они означают?

BinaryQuery а = Query("fiery") & Query("bird");

AndQuery b = Query("fiery") & Query("bird");

OrQuery с = Query("fiery") & Query("bird");

15.9.4. Виртуальные функции eval()

Функции eval() — основа системы запросов. Каждая из них вызывает функцию eval() своего операнда (операндов), а затем применяет собственную логику вычислений: функция eval() класса OrQuery возвращает объединение результатов своих операндов, а функция eval() класса AndQuery возвращает их пересечение. Функция eval() класса NotQuery немного сложней: она должна возвращать номера строк, не входящих в набор операнда.

Для обеспечения обработки в функциях eval() необходимо использовать ту версию класса QueryResult, в который определены члены, добавленные в упражнениях раздела 12.3.2. Подразумевается, что у класса QueryResult есть функции-члены begin() и end(), позволяющие перебрать набор номеров строк, которые содержит объект класса QueryResult. Подразумевается также, что у класса QueryResult есть функция-член get_file(), возвращающая указатель shared_ptr на файл, к которому осуществляется запрос.

Класс Query использует функции-члены begin() и end(), определенные для класса QueryResult в упражнении 12.3.2.

Функция OrQuery::eval()

Функция eval() класса OrQuery объединяет наборы номеров строк, возвращенных его операндами, т.е. ее результатом является объединение результатов двух операндов.

Объект класса OrQuery представляет объединение результатов двух своих операндов, полученных при вызове функции-члена eval() каждого из них. Поскольку эти операнды являются объектами класса Query, вызов функции eval() является вызовом Query::eval(), который в свою очередь осуществляет виртуальный вызов функции eval() объекта базового класса Query_base. Каждый из этих вызовов возвращает объект класса QueryResult, представляющий номера строк, в которых присутствует его операнд. Эти номера строк объединяются в новый набор:

// возвращает объединение наборов результатов своих операндов

QueryResult

OrQuery::eval(const TextQuery& text) const {