Table Of Content

С++ Advanced Programming and ldioms Styles James О. Coplien " тт Addison-Wesley Дж. Коплиен ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ++ �пп11:р· Москва· Санкт-ПетербурНги·ж ниАН овгородВ·о ронеж Новосибирск Ростов-на-ДонЕук атеринбурСга мара • • • Киев • Харьков • Минск 2005 ББК 32.973-018.1 УДК 681.3.06 К65 КоплиенДж. - - с.: К65 ПISрBоNг р5а-4м6м9-и0р0о1в8а9-нХи е на С++. Классика CS. СПб.: Питер, 2005. 479 ил. Этак ниган аписандлая программистуожве,в ладеющияхз ыком и желающихп однять своюк валификацинюан овыйу ровенДьа.в аяп редставлеон ситеи лие идиоматкие зяык,ак нига С++ знакомичти тателся т емин етривиальнызмниа ниямик,о торыоеп ытныеп рограммисты получаюнта личномо пытеО.н а показываечтт,о можнои спользовиа тдьл яр азработки С++ простыахб стракцдиайн ны,хи дляп олноценнроейал изациаиб страктнтыихп овда нных, ил яд С++ объектно-орие�пиропвраонгнроагмом ироварнаизял ичных стКирлоемйе.т огов, н ейи сслдеуются идиомы,н е поддерживаемынеа прямуюн а базовоумр овне напримефру нкциональнио е фреймовопер ограммировантиаек,ж реаа сширеннмыеет одуыб оркмиу сор.а С++, ББК 32.973-018.1 УДК 681.3.06 Праван аи зданипео nученпыо с огnашенисю A ddisoп-WeLsolпegym aп. Всеп раваз ащищеныН.и какачяа стьд аннойк нигние можетб ьггвьо спроизведве нкаа койб ы тон и быnо формеб езп исьменноргаоз решенвиnяа деnьцаеввт орскпирха в. Информацияс,о держащаявс яд аннойк нигеп,о nучениаз и сrочникорва,с сматриваеимзыдха теnьсrвкоамк надежныеТ.е м не менееи.м еяв видув озможные чеnовечиеnсикт иеех ническоишеи бкии,з датеnьсrнвео можетг арантировать абсоnютнуюи птооnчнноотсут ьп риводимых сив неед енниейсо еттв етсrвеннзоас ти возможныоеш ибкис,в язаннсы еи споnьзованкинеимг и. © Ьу пo aed (ангn.) ©Перевонда р усскияйз ык Издатеnьскдиойм« Питер», 1992 АТ&Т Вell Telephone LaЬoratoгies, l c rpoг t ©Изданинеа р усскоямз ыкео,ф ормnение Издатеnьскдиойм« Питер», ISBN 0201548550 ЗАО 2005 ISBN 5-469-00189-Х ЗАО 2005 Краткое содержание Предисловие 12 Глава 1. Введение 19 Глава 2. Абстракция и абстрактные типы данных . 25 Глава 3. Конкретные типы данных 52 Глава 4. Наследование . .. . 97 . . Глава 5. Объектно-ориентированное программирование . 126 Глава 6. Объектно-ориентированное проектирование .. . 203 Глава 7. Многократное использование программ и объекты 247 Глава 8. Прототипы . . . . .. . . .. . . . . . . . . 277 Глава 9. Эмуляция символических языков на С++ ... 303 Глава 10. Динамическое множественное наследование 349 Глава 11. Системные аспекты 355 Приложение А.С в среде С++ 381 Приложение Б. Программа Shapes . 403 Приложение В.С сылочные возвращаемые значения операторов 414 Приложение Г. Поразрядное копирование .. . . .... ... 416 . Приложение д. Иерархия геометрических фигур в символической идиоме 418 Приложение Блочно-структурное программирование на С++ 451 Приложение Е. Список терминов 467 Алфавитный уЖк.а затель . . .. .. 472 Содержание Предисловие 12 Изучение языка программирования 12 О книге . . . . . 13 Структура книги . . . 14 Благодарности . . . . 17 От издателя перевода 18 Гпава 1. Введение . . . 19 1.1 . С++ как развивающийся язык . . 19 1.2. Решение проблемы сложности при помощи идиом 20 1.3. Объекты для 90-х . . . 22 1.4. Проектирование и язык . . . . . . . . . . . . . . 23 Литература . . . . . . . . . . . . 24 . . . . . . . . . . Гпава 2. Абстракция и абстрактные типы данных . 25 2.1. Классы . . . . . . . 26 . . . . 2.2. Объектная инверсия . . . . . 29 2.3. Конструкторы и деструкторы 31 2.4. Подставляемые функции . 36 . 2.5. Инициализация статических переменных 38 2.6. Статические функции классов . . . . . 39 . 2. 7. Область видимости и константность . . . 40 2.8. Порядок инициализации глобальных объектов, констант и статических членов классов . . . . . . . . . . . . 41 . . . . 2.9. Обеспечение константности функций классов . 42 Логическая и физическая константность . 43 2.10. Указатели на функции классов . . . . . . 45 2.11. Правила организации программного кода 49 Упражнения . . . . . . . . . . . . . . 50 Литература . . . . . . . . . . 51 . . . . Гпава Конкретные типы данных . 52 3.1. Орт3од. оксальная каноническая форма класса 53 3.2. Видимость и управление доступом . . . 60 . . 3.3. Перегрузка -переопределение семантики операторов и функций 62 Пример перегрузки оператора индексирования . . . . . . 64 Перегрузка операторов в классах и глобальная перегрузка 66 3.4. Преобразование типа . 67 . . . . 3.5. Подсчет ссылок . . . . . . . . 71 Идиома класса-манипулятора 72 Экономное решение . . . 75 . . Содержание 3 Подсчет указателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Реализация подсчета ссылок в существующих классах 81 Классы конвертов и синглетные письма . . . . . . 83 3.6. Операторы пеw и delete . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.7. Отделение инициализации от создания экземпляра . 91 Упражнения . . . . . . . 94 Литература . . . . . . . 96 Глава 4. Наследование . 4. 1. Простое наследование . . . 99 79 Настройка операций класса Complex для семантики класса lmagiпary . . 102 Использование кода базового класса в производном классе . . . . . . . 102 Изменение функций производного класса для повышения эффективности 103 4.2. Видимость и управление доступом . . . . . . . . . . . . . 105 Вертикальное управление доступом при наследовании 106 Горизонтальное управление доступом при наследовании 110 Создание экземпляров путем наследования и управления доступом . 115 4.3. Конструкторы и деструкторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Порядок выполнения конструкторов и деструкторов . . . . . . . . . 116 Передача параметров конструкторам базовых классов и внутренних объектов 117 4.4. Преобразование указателей на классы 119 4.5. Селектор типа 121 Упражнения . . . . . . . . . . 124 . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Глава 5. Объектно-ориентированное программирование . 126 5.1. Идентификация типов на стадии выполнения и виртуальные функции 128 5.2. Взаимодействие деструкторов и виртуальные деструкторы 135 5.3. Виртуальные функции и видимость . . . . . . . . . . . . . 136 5.4. Чисто виртуальные функции и абстрактные базовые классы 139 5.5. Классы конвертов и писем . . . . . . . . . . . . . . 141 Классы конвертов и делегированный полиморфизм 142 Имитация виртуальных конструкторов 148 Другой подход к виртуальным конструкторам 155 . Делегирование и классы конвертов . 166 Итераторы и курсоры . . . . . . . . . . . . 170 . 5.6. Функторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Функциональное и аппликативное программирование 175 5.7. Множественное наследование . . . . . . . . . 183 Пример абстракции окна . . . . . . . . . . . 184 Неоднозначность при вызове функций класса 187 Неоднозначность в данных . . . . . . . . . . 188 Виртуальные базовые классы . . . . . . . . . 188 Предотвращение лишних вызовов функций виртуальных базовых классов 189 Виртуальные функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Преобразование указателей на объекты при множественном наследовании 192 5.8. Каноническая форма наследования 193 Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Пример итератора очереди . . . . . . . . . . . . . . 198 Простые классы счетов для банковского приложения . 200 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 8 Содержание Глава 6. Объектно-ориентированное проектирование • • 2 03 6. Типы и классы . . . . . . . . . . . . 204 . . . . . . 6.2. Основные операции объектно-ориентированного проектирования 209 1. 6.3. Объектно-ориентированный и доменный анализ . 212 Причины увеличения объема проектирования 212 Способы расширения абстракций . . . 213 Балансировка архитектуры . . . . . . . . . . . 214 Результаты хорошей балансировки архитектуры 215 6.4. Отношения между объектами и классами 215 Отношения cclS-A• . . 215 Отношения ccHAS-A» . 217 . . Отношения «USES-A» . . 220 Отношения ccCREATES-A» 220 Контекстное изучение отношений между объектами и классами 220 Графическое представление отношений между объектами и классами 221 6.5. Субтипы, наследование и перенаправление . . . . . . . 224 . . . . Наследование ради наследования -ошибка потери субтипов . 224 Случайное наследование -омонимы в мире типов . . . . 228 Потребность в функциях классов с «истинной» семантикой 239 Наследование и независимость классов 241 6.6. Практические рекомендации . 244 Упражнения . . . . . . . . . . . . 245 . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . . 246 . Глава 7. Многократное испопьэование программ и объекты . . 247 7.1. Об ограниченности аналогий . . . . . . 249 . . . . . . . ; 7 .2. Многократное использование архитектуры . . . . . . 251 . 7.3. Четыре механизма многократного использования кода 253 7.4. Параметризованные типы, или шаблоны . . . . . . . 256 . 7.5. Закрытое наследование и многократное использование 264 7.6. Многократное использование памяти . . . . . . . . 267 . 7.7. Многократное использование интерфейса . . . . . . . 268 7.8. Многократное использование, наследование и перенаправление 270 7.9. Архитектурные альтернативы для многократного использования исходных текстов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 . . . . . . 7.10. Общие рекомендации относительно многократного использования кода . 274 Упражнения . . . . 275 . . Литература . . . . . . . . 276 Глава 8. Прототипы . . 277 • . 8. 1. Пример с прототипами класса Employee 280 8.2. Прототипы и обобщенные конструкторы 285 8.3. Автономные обобщенные конструкторы 287 8.4. Абстрактные базовые прототипы . 289 8.5. Идиома фреймовых прототипов . . . . 292 8.6. Условные обозначения . . . . . . . . . 294 8.7. Прототипы и администрирование программ 296 Упражнения . . . . . . . . . . . 297 . Простой анализатор с прототипом 298 Фреймовые прототипы 300 Литература . . . . . . . . . . . . 302 Содержание 9 Глава 9. Эмуляция символических языков на С++ 303 • • • • • • • • • • • 9. 1. Инкрементное программирование на С++ . . . . . . . . . . . . 305 . . Инкрементный подход и объектно-ориентированное проектирование 305 Сокращение затрат на компиляцию . . . . . 305 . Сокращение затрат на компоновку и загрузку 306 Ускоренные итерации . . . . . 306 . 9.2. Символическая каноническая форма . 307 Класс Тор . . . . . . . . . . . .. 309 . Класс Thing . . . . . . . . . . . 310 . . Символическая каноническая форма для классов приложений 311 9.3. Пример обобщенного класса коллекции . . . . . 318 9.4. Код и идиомы по,одержки инкрементной загрузки 323 Загрузка виртуальных функций . . . . . . . . 324 . Обновление структуры класса и функция cutover 327 Инкрементная загрузка и автономные обобщенные конструкторы 332 9.5. Уборка мусора . . . . . . . . . . . . . . . . 333 . . . . . . . Пример иерархии геометрических фигур с уборкой мусора 336 9.6. Инкапсуляция примитивных типов . . . . 342 9.7. Мультиметоды в символической идиоме . 343 Упражнения . . . . . . . . . . . 347 . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . 348 Глава 1 Динамическое множественное наследование . • 349 1О.1. ПриОм. ер оконной системы с выбором технологии . 350 10.2. Предостережение . . . . . . . . . . 3 53 Глава 11. Системные аспекты . . 355 • • . 11 .1. Статическая системная структура . 356 Транзакционные диаграммы 357 Модули . . . 359 Подсистемы 361 Каркасы 362 Библиотеки . 364 11.2. Динамическая системная структура . 365 Планирование . . . . . . . . . . 365 . Контексты . . . . . . . . . . . . . 371 Взаимодействие между пространствами имен . 372 Обработка исключений 375 Зомби . . . . . . . . . . . 379 Литература . . . . . 379 . . . . . . . Приложение А. С в среде С++ • . • 381 А.1. Вызовы функций . . 381 А.2. Параметры функций . . . . . 382 . А.3. Прототипы функций . . . . . . 382 А.4. Передача параметров по ссылке . 384 А.5. Переменное количество параметров 385 . А.6. Указатели на функции . . . . . . 386 А. 7. Модификатор coпst . . . . . . . . . 388 Пример 1. Использование модификатора const вместо директивы #define 388 Пример 2. Модификатор const и указатели . . . . . . . . . . 388 Пример 3. Объявление функций с константными аргументами . . . . . . . 389 1 О Содержание А.В. Взаимодействие с кодом С . . . 390 А.8.1. Архитектурные аспекты . 390 А.8.2. Языковая компоновка . . 394 А.8.3. Вызов функций С++ 396 ИЗ А.8.4. Совместное использование заголовочных файлов в С и С++ . 396 с А.8.5. Импорт форматов данных С в С++ 400 А.8.6. Импорт форматов данных С++ в С 400 Упражнения . . . . . . . . . . . . . . 402 Литература . . . . . . . . . . . 402 . . . Приложение Программа Shapes 403 Приложение &. Ссылочные возвращаемые значения операторов 414 Приложение ВГ.. Поразрядное копирование 416 Приложение Д. Иерархия геометрических фигур в символической идиоме 418 Приложение Е. Блочно-структурное программирование на . . 451 Е.1. Концепция блочно-структурного программирования . . . . . С.+ +. . . . . . 451 Е.2. Основные строительные блоки структурного программирования на С++ . 452 Е.3. Альтернативное решение с глубоким вложением областей видимости 456 Е.4. Проблемы реализации . . . . . 460 Упражнения . . . . . . . . . . . . . 460 Код блочно-структурной видеоигры 461 Литература . . . . . . . . . . . . . 466 Приложение Список терминов 467 Алфавитный Жук.а затель 472