С.Б. Липпман, Ж. Лажойе - Язык программирования С++ Вводный курс (1114944), страница 9
Текст из файла (страница 9)
сортировать сам себя. Пусть такая операция покажется излишней, все-таки реализуемее в качестве дополнительного упражнения: ведь кому-то это может пригодиться.5. Конечно, мы должны реализовать и базовые операции работы с массивом, аименно:Возможность задать размер массива при его создании. (Речь не идет о том,чтобы знать эту величину на этапе компиляции.)6. Возможность проинициализировать массив некоторым набором значений.7. Возможность обращаться к элементу массива по индексу. Пусть эта возможностьреализуется с помощью стандартной операции взятия индекса.8. Возможность обнаруживать обращения к несуществующим элементам массива исигнализировать об ошибке. Не будем обращать внимание на тех потенциальныхпользователей нашего класса, которые привыкли работать со встроенными массивамиС и не считают данную возможность полезной – мы хотим создать такой массив,который был бы удобен в использовании даже самым неискушенным программистамна С++.36С++ для начинающихКажется, мы перечислили достаточно потенциальных достоинств нашего будущегомассива, чтобы загореться желанием немедленно приступить к его реализации.
Как жеэто будет выглядеть на С++? В самом общем случае объявление класса выглядитclass classname {public:// набор открытых операцийprivate:// закрытые функции, обеспечивающие реализациюследующим образом:};class, public и private – это ключевые слова С++, а classname – имя, котороепрограммист дал своему классу. Назовем наш проектируемый класс IntArray: напервом этапе этот массив будет содержать только целые числа.
Когда мы научим егообращаться с данными любого типа, можно будет переименовать его в Array.Определяя класс, мы создаем новый тип данных. На имя класса можно ссылаться точнотак же, как на любой встроенный описатель типа. Можно создавать объекты этого нового// статический объект типа IntArrayтипа аналогично тому, как мы создаем объекты встроенных типов:IntArray myArray;// указатель на динамический объект типа IntArrayIntArray *pArray = new IntArray;Определение класса состоит из двух частей: заголовка (имя, предваренное ключевымсловом class) и тела, заключенного в фигурные скобки.
Заголовок без тела может// объявление класса IntArrayслужить объявлением класса.// без определения егоclass IntArray;Тело класса состоит из определений членов и спецификаторов доступа – ключевых словpublic, private и protected. (Пока мы ничего не будем говорить об уровне доступаprotected.) Членами класса могут являться функции, которые определяют набордействий, выполняемых классом, и переменные, содержащие некие внутренние данные,необходимые для реализации класса. Функции, принадлежащие классу, называютфункциями-членами или, по-другому, методами класса. Вот набор методов классаIntArray:37С++ для начинающих38class IntArray {public:// операции сравнения: #2bbool operator== (const IntArray&) const;bool operator!= (const IntArray&) const;// операция присваивания: #2aIntArray& operator= (const IntArray&);int size() const; // #1void sort();// #4int min() const;int max() const;// #3a// #3b// функция find возвращает индекс первого// найденного элемента массива// или -1, если элементов не найденоint find (int value) const; // #3cprivate:// дальше идут закрытые члены,// обеспечивающие реализацию класса...}Номера, указанные в комментариях при объявлениях методов, ссылаются наспецификацию класса, которую мы составили в начале данного раздела.
Сейчас мы небудем объяснять смысл ключевого слова const, он не так уж важен для понимания того,что мы хотим продемонстрировать на данном примере. Будем считать, что это ключевоеслово необходимо для правильной компиляции программы.Именованная функция-член (например, min()) может быть вызвана с использованиемодной из двух операций доступа к члену класса. Первая операция доступа, обозначаемаяточкой (.), применяется к объектам класса, вторая – стрелка (->) – к указателям наобъекты.
Так, чтобы найти минимальный элемент в объекте, имеющем тип IntArray, мы// инициализация переменной min_valдолжны написать:int min_val = myArray.min();// минимальным элементом myArrayЧтобы найти минимальный элемент в динамически созданном объекте типа IntArray,мы должны написать:int min_val = pArray->min();(Да, мы еще ничего не сказали о том, как же проинициализировать наш объект – задатьего размер и наполнить элементами. Для этого служит специальная функция-член,называемая конструктором.
Мы поговорим об этом чуть ниже.)Операции применяются к объектам класса точно так же, как и к встроенным типамданных. Пусть мы имеем два объекта типа IntArray:С++ для начинающихIntArray myАrray0, myArray1;Инструкции присваивания и сравнения с этими объектами выглядят совершенно// инструкция присваивания // вызывает функцию-член myArray0.operator=(myArray1)myArray0 = myArray1;// инструкция сравнения // вызывает функцию-член myArray0.operator==(myArray1)if (myArray0 == myArray1)обычным образом:cout << "Ура! Оператор присваивания сработал!\n";Спецификаторы доступа public и private определяют уровень доступа к членам класса.К тем членам, которые перечислены после public, можно обращаться из любого местапрограммы, а к тем, которые объявлены после private, могут обращаться толькофункции-члены данного класса.
(Помимо функций-членов, существуют еще функциидрузья класса, но мы не будем говорить о них вплоть до раздела 15.2.)В общем случае открытые члены класса составляют его открытый интерфейс, то естьнабор операций, которые определяют поведение класса. Закрытые члены классаобеспечивают его скрытую реализацию.Такое деление на открытый интерфейс и скрытую реализацию называют сокрытиеминформации, или инкапсуляцией. Это очень важная концепция программирования, мыеще поговорим о ней в следующих главах. В двух словах, эта концепция помогает решитьследующие проблемы:•если мы меняем или расширяем реализацию класса, то изменения можновыполнить так, что большинство пользовательских программ, использующих нашкласс, их “не заметят”: модификации коснутся лишь скрытых членов (мыпоговорим об этом в разделе 6.18);•если в реализации класса обнаруживается ошибка, то обычно для ееисправления достаточно проверить код, составляющий именно скрытуюреализацию, а не весь код программы, где данный класс используется.Какие же внутренние данные потребуются для реализации класса IntArray? Необходимогде-то сохранить размер массива и сами его элементы.
Мы будем хранить их в массивевстроенного типа, память для которого выделяется динамически. Так что нам потребуетсяclass IntArray {public:// ...int size() const { return _size; }private:// внутренние данные-членыуказатель на этот массив. Вот как будут выглядеть определения этих данных-членов:int _size;int *ia;};39С++ для начинающихПоскольку мы поместили член _size в закрытую секцию, пользователь класса не имеетвозможности обратиться к нему напрямую.
Чтобы позволить внешней программе узнатьразмер массива, мы написали функцию-член size(), которая возвращает значение члена_size. Нам пришлось добавить символ подчеркивания к имени нашего скрытого члена_size, поскольку функция-член с именем size() уже определена. Члены класса –функции и данные – не могут иметь одинаковые имена.Может показаться, что реализуя подобным образом доступ к скрытым данным класса, мыочень сильно проигрываем в эффективности. Сравним два выражения (предположим, чтоIntArray array;мы изменили спецификатор доступа члена _size на public):int array_size = array.size();array_size = array._size;Действительно, вызов функции гораздо менее эффективен, чем прямой доступ к памяти,как во втором операторе.
Так что же, принцип сокрытия информации заставляет насжертвовать эффективностью?На самом деле, нет. С++ имеет механизм встроенных (inline) функций. Текствстроенной функции подставляется компилятором в то место, где записано обращение кней. (Это напоминает механизм макросов, реализованный во многих языках, в том числеи в С++. Однако есть определенные отличия, о которых мы сейчас говорить не будем.)for (int index=0; index<array.size(); ++index)Вот пример.
Если у нас есть следующий фрагмент кода:// ...то функция size() не будет вызываться _size раз во время исполнения. Вместо вызовакомпилятор подставит ее текст, и результат компиляции предыдущего кода будет вточности таким же, как если бы мы написали:for (int index=0; index<array._size; ++index)// ...Если функция определена внутри тела класса (как в нашем случае), она автоматическисчитается встроенной. Существует также ключевое слово inline, позволяющее объявитьвстроенной любую функцию3.Мы до сих пор ничего не сказали о том, как будем инициализировать наш массив.Одна из самых распространенных ошибок при программировании (на любом языке)состоит в том, что объект используется без предварительной инициализации.
Чтобыпомочь избежать этой ошибки, С++ обеспечивает механизм автоматическойинициализации для определяемых пользователем классов – конструктор класса.3 Объявление функции inline – это всего лишь подсказка компилятору. Однакокомпилятор не всегда может сделать функцию встроенной, существуютнекоторые ограничения. Подробнее об этом сказано в разделе 7.6.40С++ для начинающихКонструктор – это специальная функция-член, которая вызывается автоматически присоздании объекта типа класса. Конструктор пишется разработчиком класса, причем уодного класса может быть несколько конструкторов.Функция-член класса, носящее то же имя, что и сам класс, считается конструктором. (Нетникаких специальных ключевых слов, позволяющих определить конструктор как-то подругому.) Мы уже сказали, что конструкторов может быть несколько.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
