А.В. Столяров - Введение в язык Си++ (1114949), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

и.• ситуации, свидетельствующие об ошибке в самой программе и тре­бующие её исправления (например, переменная принимает значе­ние, которое по тем или иным причинам принимать не должна).Опишем теперь класс Error, соответствующий понятию «любая ошиб­ка». В полном соответствии с принципами объектно-ориентированногопрограммирования перейдём от общего к частному, унаследовав от клас­са Error подклассы UserError, ExternalE rror и Bug для обозначения,соответственно, пользовательских ошибок, внешних ошибок и ошибок впрограмме.

От класса UserError, в свою очередь, унаследуем классыIncorrectInput, WrongFileName, IncorrectPassword и т. д.После этого обработчик видаcatch(const IncorrectPassword& ex) { / * . . . * / }будет обрабатывать только исключения, связанные с неправильным па­ролем, тогда как обработчик видаcatch(const UserError& ex) { / * . . . * / }будет реагировать на любые ошибки пользователя, что же касается об­работчикаcatch(const Error& ex) { / * .

. . * / }то он сможет «поймать» вообще любое исключительное событие из нашейиерархии.Подчеркнём, что такое п реобразование работает только для ад­ресов, а не для объектов как таковых; именно поэтому мы в нашем при­мере в заголовках catch использовали ссылки.1115. ШаблоныВ программировании часто возникают ситуации, в которых простей­шим и очевидным решением оказывается написание нескольких почтиодинаковых (а иногда и совсем одинаковых) фрагментов кода. Известно,что в таких случаях пойти «очевидным» путём — идея крайне неудачная,ведь тексты программ часто приходится изменять, исправлять ошибки,добавлять новые возможности, и если некий фрагмент кода будет су­ществовать более чем в одном экземпляре, вносить изменения придётсясинхронно в каждый из экземпляров.

Практика показывает, что раноили поздно мы про какой-нибудь из экземпляров забудем, исправив всекроме него; впрочем, даже если бы не это, механически дублировать од­ни и те же правки в нескольких местах программы оказывается деломутомительным и неприятным.Если фрагменты, которые хочется написать для быстрого решениявозникшей задачи, различаются только некоторыми значениями (илине различаются вовсе), бороться с дублированием кода легко: достаточ­но вынести «сомнительный» фрагмент в отдельную функцию, и вместонескольких почти одинаковых кусков кода в нашей программе появятсявызовы этой функции; различаться они будут значениями параметров,причём заметить отличия при чтении такого кода будет, разумеется, го­раздо проще, чем если бы приходилось каждый раз сверять большиефрагменты. Аналогичным образом обстоят дела при различии по име­нам переменных: мы можем в таком случае написать функцию, в кото­рую будет передаваться адрес соответствующей переменной.Но что делать, если нам потребовались почти одинаковые фрагменты,различия между которыми не сводятся к значениям выражений? Самыйпростой и часто встречающийся пример такой ситуации — различие т и ­пов переменных и выражений; как поступить, если нам потребовалосьвыполнить одни и те же действия, но в одном случае — над переменны­ми типа in t, а в другом — над переменными типа double?В языке Си в таких ситуациях приходится прибегать к определениюмакросов, причём часто — многострочных.

Каждый программист, на­писавший хотя бы один многострочный макрос на Си, знает, какое это112утомительное и неблагодарное занятие. В случае, если в определениемакроса вкралась ошибка, найти её будет непросто, причём даже не сра­зу становится понятно, что ошибка кроется где-то в макросе, посколькукомпилятор в сообщении об ошибке указывает не на тело макроса, а нато место, где макрос вызван. Вообще, макропроцессор языка Си, из со­ображений совместимости включённый и в С и + + , представляет собойсредство опасное в применении и крайне неудобное, что многократноотмечают многие авторы, включая Страуструпа. Однако вред от дубли­рования кода оказывается ещё больше, так что при работе на Си в рядеслучаев иного выхода не остаётся.В языке Си-|—Ь из большинства таких положений можно выйти, ис­пользуя шаблоны, которые делятся на шаблоны функций и шаблоныклассов.

Общая идея тех и других состоит в том, что мы пишем как бызаготовку для функции или класса, которая при конкретизации некото­рых параметров может превратиться в настоящую функцию или, соот­ветственно, класс. В качестве параметров шаблона чаще всего выступаютимена типов выражений, но могут выступать и значения целого типа, ав некоторых специфических случаях и адресные выражения. Разумеет­ся, один шаблон можно использовать для создания нескольких разныхфункций или классов, отличающихся друг от друга только значенияминекоторых параметров. В а ж н о поним ать, что ш аблон — это ещ ёне код, это л и ш ь заго то вк а д л я кода.

Вполне допустимо восприятиешаблонов как этаких «умных макросов».§5.1. Ш аб л о н ы ф у н к ц и йРассмотрим для примера функцию, сортирующую массив целых чи­сел методом «пузырька» (конечно, этот метод неэффективен и в реаль­ной жизни его лучше не применять, но для примера он вполне подойдёт):vo id s o r t _ i n t ( i n t * a r r a y , in t len ) {bo ol done;do {done = tr u e ;f o r ( i n t i= 0 ; i < l e n - l ; i+ + )if( a r r a y [i] > a r r a y [i+1]) {int trap = a r r a y [i];a rra y [i] = a r r a y [i+1];a r r a y [i+1] = tmp;done = false;}} w h ile ( ! d o n e);}113Пусть теперь нам потребовалась такая же функция для сортировкимассива из чисел типа d o u b le .

Использовать имеющуюся функцию м ы ,понятное дело, не сможем: числа с плавающей точкой совершенно иначесравниваются и имеют другой размер. Между тем, если мы всё-таки на­пишем функцию s o r t _ d o u b le , она будет отличаться от s o r t _ i n t всегов двух местах: в типе параметра a r r a y и в типе временной переменнойtmp, больше нигде. Поскольку дублировать код таким образом совершен­но недопустимо, приходится как-то выкручиваться. В языке Си для это­го пришлось бы создать с помощью директивы # d e f in e многострочныймакрос с одним параметром, задающим как раз тип элементов сортиру­емого массива и, соответственно, тип переменной tmp.В С и + + проблемы, подобные вышеописанной, можно решить с по­мощью шаблонов.

Как уже говорилось, шаблон — это своего рода «за­готовка» для функции; сам по себе шаблон функцией не является, номожет быть в неё превращён, если указать значения параметров. В дан­ном случе параметром шаблона будет тип элементов массива. Опишемэтот шаблон:tem p late « c l a s s Т>vo id s o r t (Т * a r r a y , in t len ) {bool done;do {done = t r u e ;f o r ( i n t i= 0 ; i < l e n - l ; i+ + )i f ( a r r a y [i+ 1 ] < a rra y [ i] ) {T tmp = a r r a y [ i ] ;a r r a y [ i] = a r r a y [ i + 1 ] ;a r r a y [i+ 1 ] = tmp;done = f a l s e ;}} w h ile ( ! d o n e);}Поясним, что ключевое слово t e m p la t e указывает компилятору, что да­лее последует шаблон.

Затем в угловых скобках перечисляются пара­м е т р ы ш аблона, причём слово c l a s s означает на самом деле произ­вольный т и п , а не только класс. Таким образом, наш шаблон имеет одинпараметр (с именем Т), в качестве которого ожидается указание некоеготипа. Далее следует тело функции, в котором идентификатор Т использу­ется в качестве типа.

Ясно, что такое тело невозможно откомпилироватьв объектный код, поскольку неизвестно, какой тип обозначается именемТ, как выполнять индексирование в массиве из таких элементов (ведьразмер элемента тоже неизвестен), как выполнять присваивание и срав­нение.

Мы получили, таким образом, не функцию, а лишь «заготовку»функции. Эта заготовка (шаблон) имеет имя s o r t .114Чтобы теперь заставить компилятор построить функцию на основешаблона, достаточно указать конкретный тип, который будет использо­ваться вместо Т. Это делается тоже с помощью угловых скобок; выра­жение so rt< in t> обозначает функцию для сортировки целочисленныхмассивов, полученную из шаблона so rt с использованием типа in t в ка­честве значения параметра Т:in t а [30] ;И ...s o r t< in t> (a , 30);Таким же точно образом sort<double> обозначает функцию для сорти­ровки массивов из чисел типа double. Более того, шаблон годится длясортировки массивов из элементов произвольного типа, нужно только,чтобы для этого типа существовал конструктор по умолчанию (впрочем,иначе не смог бы существовать и массив), были определены операция <,используемая в нашем шаблоне для сравнения, и операция присваива­ния.Получение функции из шаблона называется и н стан ц и ац и ей шаб­лона.

Компилятор инстанциирует каждую функцию только один раз, т. е.если в нашем модуле трижды встретится вызов функции so rt< in t> , коддля неё будет сгенерирован лишь единожды.Интересно, что в ряде случаев инстанциированную функцию можновызвать, не указывая параметры шаблона; в частности, вызовs o r t (а , 30);будет вполне корректным. По типу параметра а компилятор «догадает­ся», что имеется в виду именно so rt< in t> . Эта возможность называетсяа в т о м а т и ч е с к и м выводом а р г у м е н т о в ш аб л о н а; забегая вперёд,отметим, что для шаблонов классов такой возможности нет.§5.2.

Характеристики

Список файлов книги