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.

---

список_описаний_параметров: список_описаний_парам opt ... opt

список_описаний_парам: список_описаний_парам , описание_параметра описание_параметра

описание_параметра: спецификаторы_описания описатель спецификаторы_описания описатель = выражение спецификаторы_описания абстракт_описатель спецификаторы_описания абстракт_описатель = выражение

Если список_описаний_параметров заканчивается многоточем, то о числе параметров известно лишь, что оно равно или больше числа специфицированных типов параметров; если он пуст, то функция не получает ни одного параметра. Все описния для функции должны согласовываться и в типе возвращаемого значения, а также в числе и типе параметров.

Список_описаний_параметров используется для проверки и преобразования фактических параметров и для контроля присвавания указателю на функцию. Если в описании параметра указано выражение, то это выражение используется как параметр по умолчанию. Параметры по умолчанию будут использоваться в взовах, где опущены стоящие в хвосте параметры. Параметр по умолчанию не может переопределяться более поздними описаними. Однако, описание может добавлять параметры по умолчанию, не заданные в предыдущих описаниях.

По желанию можно задать идентификатор как имя параметра. Если он присутствует в описании функции, его использовать нельзя, поскольку он сразу выходит из области видимости. Если он присутствует в определении функции (#10), то он именует фармальный параметр.

Если D1 имеет вид

D[ константное_выражение ]

или

D[]

то тип содержащегося идентификатора есть «... массив объектов типа T». В первом случае константное выражение есть выражение, значение которого может быть определено во время компиляции, и тип которого int. (Константные выражения определены в #12.) Если подряд идут несколько спецификаций «масив из», то создается многомерный массив; константное выражние, определяющее границы массива, может быть опущено только для первого члена последовательности. Этот пропуск полезен, когда массив является внешним, и настоящее определение, котрое резервирует память, находится в другом месте. Первое константное выражение может также быть опущено, когда за опсателем следует инициализация. В этом случае используется размер, вычисленный исходя из числа начальных элементов.

Массив может быть построен из одного из основных типов, из указателей, из структуры или объединения или из другого массива (для получения многомерного массива).

Не все возможности, которые позволяет приведенный выше синтаксис, допустимы. Ограничения следующие: функция не может возвращать массив или функцию, хотя она может возвращать укзатели на эти объекты; не существует массивов функций, хотя могут быть массивы указателей на функции.

8.4.1 Примеры

Описание

int i; int *pi; int f (); int *fpi (); int (*pif) ();

описывает целое i, указатель pi на целое, функцию f, возвращающую целое, функцию fpi , возвращающую указатель на целое, и указатель pif на функцию, возвращающую целое. Осбенно полезно сравнить последние две. Цепочка *fpi() есть *(fpi()), как предполагается в описании, и та же конструкция требуется в выражении, вызов функции fpi, и затем использовние косвенного обращения через (указательный) результ, чтобы получить целое. В описателе (*pif)() дополнительные скобки необходимы для указания того, что косвенность через указатель на функцию дает функцию, которая затем вызывается. Функции f и fpi описаны как не получающие параметров, а pif как указвающая на функцию, не получающую параметров.

Описание

const a = 10, *pc = amp;a, *const cpc = pc; int b, *const cp = amp;b;

описывает a: целую константу, pc: указатель на целую константу, cpc: константный указатель на целую константу, b: целое и cp: константный указатель на целое. Значения a, cpc и cp не могут быть изменены после инициализации. Значение pc может быть изменено, как и объект, указываемый cp. Примеры недопустимых выражений:

a = 1; a++; *pc = 2; cp = amp;a; cpc++;

Примеры допустимых выражений:

b = a; *cp = a; pc++; pc = cpc; Описание

fseek (FILE*,long,int);

описывает функцию, получающую три параметра указанных типов. Поскольку тип возвращаемого значения не задан, он прнимается int (#8.2). Описание

point (int = 0,int = 0);

описывает функцию, которая может вызываться без парамеров, с одним или с двумя параметрами типа int. Ее можно вызвать одним из следующих способов:

point (1,2); point (1); point ();

Описание

printf (char* ... );

описывает функцию, которая может вызываться с различными числом и типами параметров. Например

printf («hello, world»); printf («a=%d b=%d»,a,b);

Однако, всегда ее первым параметром должен быть char*.

Описание

float fa[17], *afp[17];

описывает массив чисел с плавающей точкой и массив укзателей на числа с плавающей точкой. И, наконец,

static int x3d[3][5][7];

описывает массив целых, размером 3x6x7. Совсем подробно: x3d является массивом из трех элементов данных; каждый из элементов данных является массивом из пяти массивов; каждый из последних массивов является массивом из семи целых. Пояление каждое из выражений x3d, x3d[i], x3d[i][j], x3d[i][j][k] может быть приемлемо в выражении.

8.4.2 Массивы, Указатели и Индексирование

Всякий раз, когда в выражении появляется идентификатор типа массива, он преобразуется в указатель на первый элемент массива. Из-за преобразований массивы не являются lvalue. По определению операция индексирования [] интерпретируется таким образом, что E1[E2] идентично *((E1)+(E2)). В силу правил преобразования, применяемых к +, если E1 массив и E2 целое, то E1[E2] отностится к E2-ому члену E1. Поэтому, несмотря на такое проявление асимметрии, индексирование является коммуттивной операцией.

Это правило сообразным образом применяется в случае мнгомерного массива. Если E является n-мерным массивом ранга i* j*...*k, то возникающее в выражении E преобразуется в указтель на (n-1)-мерный массив ранга j*...*k. Если к этому укзателю, явно или неявно, как результат индексирования, примняется операция *, ее результатом является (n-1)-мерный массив, на который указывалось, который сам тут же преобразется в указатель.

Рассмотрим, например,

int x[3][5];

Здесь x – массив целых размером 3*5. Когда x возникает в выражении, он преобразуется в указатель на (первый из трех) 5 – элементный массив из целых. В выражении x[i], которое экввалентно *(x+i), x сначала преобразуется, как было сказано, в указатель, затем i преобразуется к типу x, что включает в сбя умножение i на длину объекта, на который указывает указтель, а именно объект из 5 целых. Результаты складываются, и используется косвенная адресация для получения массива (из 5 целых), который в свою очередь преобразуется в указатель на первое из целых. Если есть еще один индекс, снова используеся тот же параметр; на этот раз результатом является целое.

Именно из всего этого проистекает то, что массивы в С++ хранятся строкообразно (быстрее всего изменяется последний индекс), и что в описании первый индекс помогает определить объем памяти, поглощаемый массивом, но не играет никакой дргой роли в вычислениях индекса.

8.5 Описания Классов

Класс есть тип. Его имя становится typedef-имя (см. #8.8), которое может быть использовано даже внутри самого спецификатора класса. Объекты класса состоят из последовтельности членов.

спецификатор_класса: заголовок_класса (* список_членов opt *) заголовок_класса (* список_членов opt public : спсок_членов opt *)

заголовок_класса: сост идентификатор opt сост идентификатор opt : public opt typedef-имя

сост: class struct union

Объекты классов могут присваиваться, передаваться как параметры и возвращаться функциями (за исключением объектов некоторых производных типов, см. #8.5.3). Прочие действия, которые могут быть удобны, может определить пользователь, см. #8.5.11.

Структура является классом, все члены которого общие, см. #8.5.9. Объединение является структурой, содержащей в каждый момент только один член, см. #8.5.13. Список_членов может описывать друзей (8.5.10) и члены вида: данные, фунция, класс, перечисление, поле(#8.5.13). Список_членов может также содержать описания, регулирующие видимость имен членов, см. #8.5.9.

список_членов: описание_члена список_членов opt описание_члена: спецификаторы_описания opt описатель_члена ; определение_функции ; opt описатель_члена: описатель идентификатор opt : константное_выражение

Члены, являющиеся классовыми объектами, должны быть обектами предварительно описанных классов. В частности, класс cl не может содержать объект класса cl, но он может содержать указатель на объект класса cl. Вот простой пример описания структуры:

struct tnode (* char tword[20]; int count; tnode *left; tnode *right; *);

содержащей массив из 20 символов, целое и два указателя на такие же структуры. Если было дано такое описание, то опсание

tnode s, *sp

описывает s как структуру данного сорта и sp как указатель на структуру данного сорта. При наличии этих описаний выражение

sp-»count

ссылается на поле count структуры, на которую указывает sp;

s.left

ссылается на указатель левого поддерва структуры s; а