Бьерн Страуструп. Язык программирования С++. Специальное издание (2011), страница 12

Я сам кое-что узнал, пока писал эту книгу, и полагаю, что вряд ли существует такой программист, который знает абсолютно все изложенные здесь средства и технологии. Более того, чтобы правильно пользоваться языком, нужно видеть перспективу, которая и вносит порядок в набор средств и технологий. Данная книга с ее организацией и примерами нацелена на то, чтобы дать вам такую перспективу. 1.7.

Размышления о программировании на С++ В идеале вы разрабатываете программу в три этапа. Сначала вы обдумываете исходную постановку задачи (анализ), затем вы формулируете ключевые концепции, связанные с решением задачи (проектирование), и только после этого воплощаете решение в виде программы (программирование). К сожалению, часто бывает так, что и проблема, и методы ее решения становятся предельно ясными лишь в процессе написания и отладки работающей программы.

Вот здесь-то и сказывается выбор языка. В большинстве приложений встречаются понятия, отразить которые в терминах фундаментальных типов или в виде функции без ассоциирированных с нею данных весьма затруднительно. Столкнувшись с таким понятием, вводите класс, который и будет отражать это понятие в программе. Класс языка С++ — это тип. Тип специфицирует поведение объектов этого типа: как они создаются, как ими можно манипулировать и как объекты уничтожаются. Класс также определяет представление объектов, хотя на ранней стадии проектирования этот вопрос не является основным. Залогом хорошего проектирования служит четкое соответствие: «одно понятие — один класс». Для этого часто приходится сосредоточиться на вопросах типа: «Как создаются объекты рассматриваемого класса? Могут ли объекты класса копироваться и/или уничтожаться? Какие операции могут выполняться над этими объектами?» Если четких ответов на эти вопросы нет, то скорее всего нет и ясного понимания исходного понятия.

Лучше вернуться к осмыслению исходной задачи и переформулировке основных концепций ее решения, а не кидаться тут же программировать с неясными последствиями. Традиционно, легче всего работать с объектами, имеющими ярко выраженную математическую природу; числами всех типов, множествами, геометрическими фигурами н т.п. Текстовый ввод/вывод, строки, базовые контейнеры, фундаментальные алгоритмы обработки контейнеров и ряд математических классов являются частью стандартной библиотеки С+н- (глава 3, 516.1.2). Кроме того, существует огромное количество библиотек, реализующих как самые общие, так и узкоспецифические для конкретных предметных областей понятия. Понятия не существуют в вакууме; чаще всего они взаимодействуют друг с другом.

Часто выявить и точно определить характер взаимодействия между понятиями бывает труднее, чем сформулировать набор понятий самих по себе. Лучше избегать «каши» из классов (понятий), взаимодействующих по принципу «каждый с каждым». Рассмотрим два класса, А и В. Отношения «А вызывает функции из В», «А создает объекты типа В» и «член класса А имеет тип В» редко создают проблемы. 52 Глава 1. Обращение к читателю В то же время, отношений «А использует данные из В» в общем случае следует избегать. Одним из мощнейших интеллектуальных приемов преодоления сложностей, связанных с иерархическими зависимостями типов, является их упорядочение в древовидную структуру с самым общим понятием в корне дерева.

В языке С++ такое упорядочение осуществляется с помощью механизма наследования классов. Часто программу можно организовать в виде набора деревьев или ациклических направленных графов классов. При этом программист определяет набор базовых классов, у каждого из которых имеются свои производные классы. Виртуальные функции (52.5.5, 512.2.6) широко применяются для определения операций с наиболее общими понятиями (базовыми классами). Если необходимо, то эти операции могут уточняться для более специализированных понятий (производных классов). Но иногда даже ациклических направленных графов не хватает для организаций понятий (концепций) конкретной программы; например, когда часть понятий представляются взаимозависимыми по своей природе.

Тогда нужно локализовать циклические зависимости, чтобы они не влияли на структуру программы в целом. Если же не удается ни избавиться от циклических зависимостей, ни локализовать их, то вы, похоже, находитесь в тупике, выйти из которого вам никакой язык не поможет. В самом общем случае, если не удается сформулировать относительно простые связи между базовыми понятиями задачи, то программа, скорее всего, будет неуправляемой.

Одним из лучших способов распутывания взаимозависимостей является четкое разделение интерфейса и реализации. Абстрактные классы языка С++ 62.5.4, э12.3) служат решению этой задачи. Другая форма общности может быть выражена с помощью шаблонов (э2.7, глава 13). Классовый шаблон определяет целое семейство классов. Например, шаблон списков определяет «список элементов типа Т», где Т может быть любым типом. Таким образом, шаблон — это механизм порождения типа на основе другого типа, передаваемого шаблону в качестве параметра. Наиболее распространенными шаблонами являются контейнеры (такие как списки, вектора и ассоциативные массивы), а также фундаментальные алгоритмы для работы с этими контейнерами.

Типовую параметризацию классов и связанных с ними функций всегда лучше выражать с помощью шаблонов, а не через механизм наследования классов. Помните, что большое количество программ можно просто и ясно написать, используя лишь примитивные типы, структуры данных, традиционные функции и небольшое количество библиотечных классов. Весь мощнейший аппарат определения новых типов следует применять лишь там, где в этом есть серьезная необходимость. Вопрос «Как писать хорошие программы на С++?» практически полностью аналогичен вопросу «Как писать хорошую английскую прозу?». Здесь есть два совета: «Знай то, что хочешь сказать» и «Практикуйся.

Подражай успешным образцам». Оба совета походят и для С++, и для английского языка, но обоим из ннх так трудно следовать. 1.8. Советы Ниже дан набор «правил», которые могут пригодиться при изучении С++. По мере продвижения в этом процессе вы можете переработать их в нечто, более пригодное для ваших задач и вашего индивидуального стиля программирования. Перечисленные правила являются упрощенными и не отражают множества деталей. Не воспринимайте их слишком буквально. Для написания хороших программ требуются ум, вкус и терпение. Вряд ли эти правила помогут вам с самого начала. Экспериментируйте! 1.

В процессе программирования вы реализуете конкретное представлений концепций решения некоторой проблемы. Постарайтесь, чтобы структура программы отражала эти концепции как можно более непосредственно: [а] Если вы мыслите об «этом» как о некой общей сущности, сделайте «это» классом. ° [Ь] Если вы мыслите об «этом» как о конкретном экземпляре сущности, сделайте «это» обьектом класса. ° [с] Если два класса имеют общий интерфейс, оформите его в виде абстрактного класса. ° [д] Если реализации двух классов имеют что-то общее, вынесите это общее в базовый класс. ° [е] Если класс является контейнером обьектов, сделайте его шаблоном.

° [т] Если функция реализует алгоритм работы с контейнером, сделайте ее функциональным шаблоном, реализующим алгоритм для работы с семейством контейнеров. ° [8] Если классы, шаблоны и т.д. логически связаны, поместите их все в единое пространство имен. 2. Определяя класс (если только это не математический класс вроде матриц или комплексных чисел, или низкоуровневый тип вроде связного списка): ° [а] Не используйте глобальные данные (применяйте классовые поля данных). ° [Ь] Не используйте глобальные функции.

° [с] Не делайте поля данных открытыми. ° [г)] Не используйте дружественные функции, разве что во избежание [а] и [с]. ° [е] Не используйте в классах «поля типа»„применяйте виртуальные функции. ° [[] Не используйте встраиваемые функции, разве что для значительной оптимизации. Более конкретные или подробные правила вы найдете в разделе советов в конце каждой главы. Помните, что это лишь советы, а не непреложные законы.

Советами стоит пользоваться только там, где это разумно. Они не заменяют ум, опыт, здравый смысл и хороший вкус. Глава С . Обращение к читателю 1.8.1. Литература Несколько прямых ссылок есть в тексте, а здесь мы приводим полный список книг и статей, упомянутых прямо или косвенно. ЗоЬп Е Ватсон, апс[ (ее К. Хас)опал: Бе!ел!у)с апс! Еп8гпеепп8 С++, Ас(с(!зоп-%ел!еу. Кеайп8, Мала. 1994.

1БВЬ[ 1-201-53393-6. %ИИагп Вег8, Магзйай Сйпе, апс( Мрйе О!тощ Ееллопл Ееаглег! /гот гйе ОВ/400 00 Рго/есг. САСМ. с/о!. 38 Ь]о. !О. ОссоЬег 1995. Огас[у Воосй: 06/ест-Оггепгег! Апа!ул!л апс! /Зелг8п, Веп]апс!п/Сшпгп!пйз. Меп1о Раг1с, Са!сТ. !994. 1ВВЬ[ 0-8053-5340-2. КепС Вис[8е, 3.

Б. Репу, апб А. С. КоЬсплоп: Н!8Ь-Ресуогтапсе Вс!ел!с/)с Сотригапоп ил!п8 С++. Ргос. \УВЕЫ[Х С++ Соп(егепсе. Реп!апс[, Оге8оп. Апйплс 1992. ХЗ Бесгесапас: Бгапг!агт! — ТЬе С Еап8иа8е. ХЗЗ ! !/90-013. 180 8сапс[агс( 180/1ЕС 9899. Соспршег апс! Впа!пега Ецшргпепс Маппуасспгегл Аллое!абоп. %алЫпйсоп, ОС, 13БА. ХЗ Бесгесапас; /тегпаиопа! 5гапг(агс! — Тйе С++ Еап8иа8е ХЗЛ6-14882. 1п(оппапоп Тесйпо1о8у Соплей (Ь]81ТС)] %алЫп8соп, ОС, ()БА. ХЗ Весгесапас: /пгегпаг!опа! Б~апг!агт! — ТЬе С++ Еап8иа8е (!пс1пйп8 сйе 2003 ТесЬшса! Согп8епс!шп).