Бьерн Страуструп (Стpаустpуп - Книга о C++), страница 2

места в руководстве.

Книга в основном посвящена вопросу, как с помощью языка C++

структурировать программу, а не вопросу, как записать на нем алгоритм.

Следовательно, там, где можно было выбирать, предпочтение отдавалось не

профессиональным, но сложным для понимания, а тривиальным алгоритмам. Так

в одном из примеров используется пузырьковая сортировка, хотя алгоритм

быстрой сортировки больше подходит для настоящей программы. Часто

написать ту же программу, но с более эффективным алгоритмом, предлагается

в виде упражнения.

Глава 1 содержит краткий обзор основных концепций и конструкций С++.

Она позволяет познакомиться с языком в общих чертах. Подробные объяснения

конструкций языка и способов их применения содержатся в последующих

главах. Обсуждаются в первую очередь средства, обеспечивающие абстракцию

данных и объектно-ориентированное программирование. Основные средства

процедурного программирования упоминаются кратко.

В главах 2, 3 и 4 описываются средства С++, которые не используются

для определения новых типов: основные типы, выражения и структуры

управления. Другими словами, эти главы содержат описание той части языка,

которая по сути представляет С. Изложение в указанных главах идет в

углубленном виде.

Главы 5 - 8 посвящены средствам построения новых типов, которые не

имеют аналогов в С. В главе 5 вводится основное понятие - класс. В ней

показано, как можно определять пользовательские типы (классы),

инициализировать их, обращаться к ним, и, наконец, как уничтожать их.

Глава 6 посвящена понятию производных классов, которое позволяет строить

из простых классов более сложные. Оно дает также возможность эффективной и

безопасной (в смысле типа) работы в тех ситуациях, когда типы объектов на

стадии трансляции неизвестны. В главе 7 объясняется, как можно определить

унарные и бинарные операции для пользовательских типов, как задавать

преобразования таких типов, и каким образом можно создавать, копировать и

удалять объекты, представляющие пользовательские типы. Глава 8 посвящена

шаблонам типа, т.е. такому средству С++, которое позволяет определить

семейство типов и функций.

В главе 9 обсуждается обработка особых ситуаций, рассматриваются

возможные реакции на ошибки и методы построения устойчивых к ошибкам

систем. В главе 10 определяются классы ostream и istream, предоставляемые

стандартной библиотекой для потокового ввода-вывода.

Главы 11 - 13 посвящены вопросам, связанным с применением С++ для

проектирования и реализации больших программных систем. В главе 11 в

основном рассматриваются вопросы проектирования и управления программными

проектами. В главе 12 обсуждается взаимосвязь между языком С++ и

проблемами проектирования. В главе 13 показаны способы создания библиотек.

Завершается книга справочным руководством по С++.

Ссылки на различные части книги даются в виде $$2.3.4, что означает

раздел 3.4 главы 2. Для обозначения справочного руководства применяется

буква R, например, $$R.8.5.5.

Замечания по реализации

Существует несколько распространяемых независимых реализаций С++.

Появилось большое число сервисных программ, библиотек и интегрированных

систем программирования. Имеется масса книг, руководств, журналов, статей,

сообщений по электронной почте, технических бюллетеней, отчетов о

конференциях и курсов, из которых можно получить все необходимые сведения

о последних изменениях в С++, его использовании, сервисных программах,

библиотеках, новых трансляторах и т.д. Если вы серьезно рассчитываете на

С++, стоит получить доступ хотя бы к двум источникам информации, поскольку

у каждого источника может быть своя позиция.

Большинство программных фрагментов, приведенных в книге, взяты

непосредственно из текстов программ, которые были транслированы на машине

DEC VAX 11/8550 под управлением 10-й версии системы UNIX [25].

Использовался транслятор, являющийся прямым потомком транслятора С++,

созданного автором. Здесь описывается "чистый С++", т.е. не используются

никакие зависящие от реализации расширения. Следовательно, примеры должны

идти при любой реализации языка. Однако, шаблоны типа и обработка особых

ситуаций относятся к самым последним расширениям языка, и возможно, что

ваш транслятор их не содержит.

Упражнения

Упражнения даются в конце каждой главы. Чаще всего они предлагают

написать программу. Решением может считаться программа, которая

транслируется и правильно работает хотя бы на нескольких тестах.

Упражнения могут значительно различаться по сложности, поэтому дается

приблизительная оценка степени их сложности. Рост сложности

экспоненциальный, так что, если на упражнение (*1) у вас уйдет пять минут,

то (*2) может занять час, а (*3) - целый день. Однако время написания и

отладки программы больше зависит от опыта читателя, чем от самого

упражнения. На упражнение (*1) может потребоваться целый день, если перед

запуском программы читателю придется ознакомиться с новой вычислительной

системой. С другой стороны, тот, у кого под рукой окажется нужный набор

программ, может сделать упражнение (*5) за один час.

Любую книгу по программированию на языке С можно использовать как

источник дополнительных упражнений при изучении глав 2 - 4. В книге Ахо

([1]) приведено много общих структур данных и алгоритмов в терминах

абстрактных типов данных. Эту книгу также можно использовать как источник

упражнений при изучении глав 5 - 8. Однако, использованному в ней языку не

достает функций-членов и производных классов. Поэтому определяемые

пользователем типы на С++ можно написать более элегантно.

Замечания по проекту языка

При разработке языка С++ одним из важнейших критериев выбора была

простота. Когда возникал вопрос, что упростить: руководство по языку и

другую документацию или транслятор, - то выбор делали в пользу первого.

Огромное значение придавалось совместимости с языком С, что помешало

удалить его синтаксис.

В С++ нет типов данных и элементарных операций высокого уровня.

Например, не существует типа матрица с операцией обращения или типа строка

с операцией конкатенации. Если пользователю понадобятся подобные типы, он

может определить их в самом языке. Программирование на С++ по сути

сводится к определению универсальных или зависящих от области приложения

типов. Хорошо продуманный пользовательский тип отличается от встроенного

типа только способом определения, но не способом применения.

Из языка исключались возможности, которые могут привести к накладным

расходам памяти или времени выполнения, даже если они непосредственно не

используются в программе. Например, было отвергнуто предложение хранить в

каждом объекте некоторую служебную информацию. Если пользователь описал

структуру, содержащую две величины, занимающие по 16 разрядов, то

гарантируется, что она поместится в 32-х разрядный регистр.

Язык С++ проектировался для использования в довольно традиционной

среде, а именно: в системе программирования С операционной системы UNIX.

Но есть вполне обоснованные доводы в пользу использования С++ в более

богатой программной среде. Такие возможности, как динамическая загрузка,

развитые системы трансляции и базы данных для хранения определений типов,

можно успешно использовать без ущерба для языка.

Типы С++ и механизмы упрятывания данных рассчитаны на определенный

синтаксический анализ, проводимый транслятором для обнаружения случайной

порчи данных. Они не обеспечивают секретности данных и защиты от

умышленного нарушения правил доступа к ним. Однако, эти средства можно

свободно использовать, не боясь накладных расходов памяти и времени

выполнения программы. Учтено, что конструкция языка активно используется

тогда, когда она не только изящно записывается на нем, но и вполне по

средствам обычным программам.

Историческая справка

Безусловно С++ многим обязан языку С [8], который сохраняется как его

подмножество. Сохранены и все свойственные С средства низкого уровня,

предназначенные для решения самых насущных задач системного

программирования. С, в свою очередь, многим обязан своему предшественнику

языку BCPL [13]. Комментарий языка BCPL был восстановлен в С++. Если

читатель знаком с языком BCPL, то может заметить, что в С++ по-прежнему

нет блока VALOF. Еще одним источником вдохновения был язык SIMULA-67

[2,3]; именно из него была заимствована концепция классов (вместе c

производными классами и виртуальными функциями). Оператор inspect из

SIMULA-67 намеренно не был включен в С++. Причина - желание

способствовать модульности за счет использования виртуальных функций.

Возможность в С++ перегрузки операций и свобода размещения описаний всюду,

где может встречаться оператор, напоминают язык Алгол-68 [24].

С момента выхода в свет первого издания этой книги язык С++ подвергся

существенным изменениям и уточнениям. В основном это касается разрешения

неоднозначности при перегрузке, связывании и управлении памятью. Вместе с

тем, были внесены незначительные изменения с целью увеличить совместимость

с языком С. Были также введены некоторые обобщения и существенные

расширения, как то: множественное наследование, функции-члены со

спецификациями static и const, защищенные члены (protected), шаблоны типа

и обработка особых ситуаций. Все эти расширения и доработки были нацелены

на то, чтобы С++ стал языком, на котором можно создавать и использовать

библиотеки. Все изменения описываются в [10,18,20,21 и 23].

Шаблоны типов появились частично из-за желания формализовать

макросредства, а частично были инспирированы описанием генерических

объектов в языке Ада (с учетом их достоинств и недостатков) и

параметризированными модулями языка CLU. Механизм обработки особых

ситуаций появился отчасти под влиянием языков Ада и CLU [11], а отчасти

под влиянием ML [26]. Другие расширения, введенные за период между 1985 и

1991 г.г. (такие как множественное наследование, статические функции-члены

и чистые виртуальные функции), скорее появились в результате обобщения

опыта программирования на С++, чем были почерпнуты из других языков.

Более ранние версии языка, получившие название "С с классами" [16],

использовались, начиная с 1980 г. Этот язык возник потому, что автору

потребовалось написать программы моделирования, управляемые прерываниями.

Язык SIMULA-67 идеально подходит для этого, если не учитывать

эффективность. Язык "С с классами" использовался для больших задач

моделирования. Строгой проверке подверглись тогда возможности написания на

нем программ, для которых критичны ресурсы времени и памяти. В этом языке

недоставало перегрузки операций, ссылок, виртуальных функций и многих

других возможностей. Впервые С++ вышел за пределы исследовательской

группы, в которой работал автор, в июле 1983 г., однако тогда многие

возможности С++ еще не были разработаны.

Название С++ (си плюс плюс) , было придумано Риком Маскитти летом 1983

г. Это название отражает эволюционный характер изменений языка С.

Обозначение ++ относится к операции наращивания С. Чуть более короткое имя

С+ является синтаксической ошибкой. Кроме того, оно уже было использовано

как название совсем другого языка. Знатоки семантики С находят, что С++

хуже, чем ++С. Язык не получил названия D, поскольку он является

расширением С, и в нем не делается попыток решить какие-либо проблемы за

счет отказа от возможностей С. Еще одну интересную интерпретацию названия

С++ можно найти в приложении к [12].

Изначально С++ был задуман для того, чтобы автору и его друзьям не

надо было программировать на ассемблере, С или других современных языках

высокого уровня. Основное его предназначение - упростить и сделать более

приятным процесс программирования для отдельного программиста. До

недавнего времени не было плана разработки С++ на бумаге. Проектирование,

реализация и документирование шли параллельно. Никогда не существовало

"проекта С++" или "Комитета по разработке С++". Поэтому язык развивался и

продолжает развиваться так, чтобы преодолеть все проблемы, с которыми

столкнулись пользователи. Толчками к развитию служат также и обсуждения

автором всех проблем с его друзьями и коллегами.

В связи с лавинообразным процессом увеличения числа пользователей С++,

пришлось сделать следующие изменения. Примерно в 1987 г. стало очевидно,

что работа по стандартизации С++ неизбежна и что следует незамедлительно