Б. Страуструп - Язык программирования С++ (1119446), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Нечто, чье фактическое представление можно изменить любым мыслимым способом,но не изменяя при этом способа использования операций. Нечто, что может потребоваться внескольких экземплярах.Очевидные примеры хороших классов дают контейнеры разных видов: таблицы, множества, списки,вектора, словари и т.д. Такой класс имеет операцию занесения в контейнер. Обычно имеется иоперация проверки: был ли данный член занесен в контейнер? Могут быть операции упорядочивания129Бьерн Страуструп.Язык программирования С++всех членов и просмотра их в определенном порядке. Наконец, может быть операция удаления члена.Обычно контейнерные классы имеют конструкторы и деструкторы.5.3.1 Альтернативные реализацииПока описание общей части класса и функций-членов остается неизменным, можно, не влияя напользователей класса, менять его реализацию.
В подтверждение этого рассмотрим таблицу имен изпрограммы калькулятора, приведенной в главе 3. Структура ее такова:struct name {char* string;name* next;double value;};А вот вариант класса table (таблица имен):// файл table.hclass table {name* tbl;public:table() { tbl = 0; }name* look(char*, int = 0);name* insert(char* s) { return look(s,1); }};Эта таблица отличается от определенной в главе 3 тем, что это настоящий тип. Можно описатьнесколько таблиц, завести указатель на таблицу и т.д. Например:#include "table.h"table globals;table keywords;table* locals;main(){locals = new table;// ...}Приведем реализацию функции table::look(), в которой используется линейный поиск в списке иментаблицы:#include <string.h>name* table::look(char* p, int ins){for (name* n = tbl; n; n=n->next)if (strcmp(p,n->string) == 0) return n;if (ins == 0) error("имя не найдено");name* nn = new name;nn->string = new char[strlen(p)+1];strcpy(nn->string,p);nn->value = 1;nn->next = tbl;tbl = nn;return nn;}Теперь усовершенствуем класс table так, чтобы поиск имени шел по ключу (хэш-функции от имени), какэто и было сделано в примере с калькулятором.
Сделать это труднее, если соблюдать ограничение,требующее, чтобы не все программы, использующие приведенную версию класса table, надо было130Бьерн Страуструп.Язык программирования С++изменять:class table {name** tbl;int size;public:table(int sz = 15);~table();name* look(char*, int = 0);name* insert(char* s) { return look(s,1); }};Изменения в структуре данных и конструкторе произошли потому, что для хэширования таблицадолжна иметь определенный размер. Задание конструктора со стандартным значением параметрагарантирует, что старые программы, в которых не использовался размер таблицы, останутся верными.Стандартные значения параметров полезны в таких случаях, когда нужно изменить класс, не влияя напрограммы пользователей класса. Теперь конструктор и деструктор создают и уничтожаютхэшированные таблицы:table::table(int sz){if (sz < 0) error("размер таблицы отрицателен");tbl = new name*[size = sz];for ( int i = 0; i<sz; i++) tbl[i] = 0;}table::~table(){for (int i = 0; i<size; i++) {name* nx;for (name* n = tbl[i]; n; n=nx) {nx = n->next;delete n->string;delete n;}}delete tbl;}Описав деструктор для класса name, можно получить более ясный и простой вариант table::~table().Функция поиска практически совпадает с приведенной в примере калькулятора ($$3.13):name* table::look(const char* p, int ins){int ii = 0;char* pp = p;while (*pp) ii = ii<<1 ^ *pp++;if (ii < 0) ii = -ii;ii %= size;for (name* n=tbl[ii]; n; n=n->next)if (strcmp(p,n->string) == 0) return n;name* nn = new name;nn->string = new char[strlen(p)+1];strcpy(nn->string,p);nn->value = 1;nn->next = tbl[ii];tbl[ii] = nn;return nn;}Очевидно, что функции-члены класса должны перетранслироваться всякий раз, когда в описаниекласса вносится какое-либо изменение.
В идеале такое изменение никак не должно отражаться на131Бьерн Страуструп.Язык программирования С++пользователях класса. К сожалению, обычно бывает не так. Для размещения переменной, имеющей типкласса, транслятор должен знать размер объекта класса. Если размер объекта изменится, нужноперетранслировать файлы, в которых использовался класс. Можно написать системную программу (иона даже уже написана), которая будет определять минимальное множество файлов, подлежащихперетрансляции после изменения класса. Но такая программа еще не получила широкогораспространения.Возможен вопрос: почему С++ был спроектирован таким образом, что после изменения частной частикласса требуется перетрансляция программ пользователя? Почему вообще частная часть классаприсутствует в описании класса? Иными словами, почему описания частных членов присутствуют взаголовочных файлах, доступных пользователю, если все равно недоступны для него в программе?Ответ один - эффективность.
Во многих системах программирования процесс трансляции ипоследовательность команд, производящая вызов функции, будет проще, если размер автоматических(т.е. размещаемых в стеке) объектов известен на стадии трансляции.Можно не знать определения всего класса, если представлять каждый объект как указатель на"настоящий" объект.
Это позволяет решить задачу, поскольку все указатели будут иметь одинаковыйразмер, а размещение настоящих объектов будет проводиться только в одном файле, в которомдоступны частные части классов. Однако, такое решение приводит к дополнительному расходу памятина каждый объект и дополнительному обращению к памяти при каждом использовании члена. Ещехуже, что каждый вызов функции с автоматическим объектом класса требует вызовов функцийвыделения и освобождения памяти. К тому же становится невозможной реализация подстановкойфункций-членов, работающих с частными членами класса. Наконец, такое изменение сделаетневозможным связывание программ на С++ и на С, поскольку транслятор С будет по другомуобрабатывать структуры (struct). Поэтому такое решение было сочтено неприемлемым для С++.С другой стороны, С++ предоставляет средство для создания абстрактных типов, в которых связьмежду интерфейсом пользователя и реализацией довольно слабая.
В главе 6 вводятся производныеклассы и описываются абстрактные базовые классы, а в $$13.3 поясняется, как с помощью этих средствреализовать абстрактные типы. Цель этого - дать возможность определять пользовательские типыстоль же эффективныеи конкретные, как и стандартные, и дать основные средства определения более гибких вариантов типов,которые могут оказаться и не столь эффективными.5.3.2 Законченный пример классаПрограммирование без упрятывания данных (в расчете на структуры) требует меньшегопредварительного обдумывания задачи, чем программирование с упрятыванием данных (в расчете наклассы).
Структуру можно определить не очень задумываясь о том, как ее будут использовать. Когдаопределяется класс, внимание концентрируется на том, чтобы обеспечить для нового типа полныйнабор операций. Это важное смещение акцента в проектировании программ. Обычно время,затраченное на разработку нового типа, многократно окупается в процессе отладки и развитияпрограммы.Вот пример законченного определения типа intset, представляющего понятие "множество целых":class intset {int cursize, maxsize;int *x;public:intset(int m, int n);~intset();int member(int t) const;void insert(int t);void start(int& i) constvoid ok(int& i) constvoid next(int& i) const};// не более m целых из 1..n// является ли t членом?// добавить к множеству t{ i = 0; }{ return i<cursize; }{ return x[i++]; }Для проверки этого класса вначале создадим, а затем распечатаем множество случайных целых чисел.Это простое множество целых можно использовать для проверки, есть ли повторения в их132Бьерн Страуструп.Язык программирования С++последовательности.
Но для большинства задач нужен, конечно, более развитый тип множества. Каквсегда возможны ошибки, поэтому нужна функция:#include <iostream.h>void error(const char *s){cerr << "set: " << s << '\n';exit(1);}Класс intset используется в функции main(), для которой должно быть задано два параметра: первыйопределяет число создаваемых случайных чисел, а второй - диапазон их значений:int main(int argc, char* argv[]){if (argc != 3) error("нужно задавать два параметра");int count = 0;int m = atoi(argv[1]);// число элементов множестваint n = atoi(argv[2]);// из диапазона 1..nintset s(m,n);while (count<m) {int t = randint(n);if (s.member(t)==0) {s.insert(t);count++;}}print_in_order(&s);}Значение счетчика параметров программы argc равно 3, хотя программа имеет только два параметра.Дело в том, что в argv[0] всегда передается дополнительный параметр, содержащий имя программы.Функцияextern "C" int atoi(const char*)является стандартной библиотечной функцией, преобразующей целое из строкового представления вовнутреннюю двоичную форму.
Как обычно, если вы не хотите иметь такое описание в своей программе,то вам надо включить в нее соответствующий заголовочный файл, содержащий описания стандартныхбиблиотечных функций. Случайные числа генерируются с помощью стандартной функции rand:extern "C" int rand();int randint(int u){int r = rand();if (r < 0) r = -r;return 1 + r%u;}// будьте осторожны:// числа не совсем случайные// диапазон 1..uПодробности реализации класса мало интересны для пользователя, но в любом случае будутиспользоваться функции-члены.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
