Б. Страуструп - Язык программирования С++ (1119446), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Иными словами, перед нами обычнаядилемма: выразить данный аспект структуры системы с помощью определений или реализовать его воператорной части программы. Первое решение увеличивает объем статических проверок и объеминформации, над которой могут работать разные вспомогательные средства. Второе решение323Бьерн Страуструп.Язык программирования С++откладывает проверки на стадию выполнения и разрешает менять тела отдельных функций, не изменяяобщую структуру системы, какой она представляется с точки зрения статического контроля иливспомогательных средств. В большинстве случаев, предпочтительнее первое решение.Положительной стороной решения с единым типом свитка является то, что легко передаватьинформацию о виде нужного нам свитка другой функции:void helper(orientation oo){//...p = new scrollbar(oo);//...}void me(){helper(horizontal);}Такой подход позволяет на стадии выполнения легко перенастроить свиток на другую ориентацию.Вряд ли это очень важно в примере со свитками, но это может оказаться существенным в похожихпримерах.
Суть в том, что всегда надо делать определенный выбор, а это часто непросто.Теперь рассмотрим как привязать свиток к окну. Если считать window_with_scrollbar (окно_со_свитком)как нечто, что является window и scrollbar, мы получим подобное:class window_with_scrollbar: public window, public scrollbar {// ...};Это позволяет любому объекту типа window_with_scrollbar выступать и как window, и как scrollbar, но отнас требуется решение использовать только единственный тип scrollbar.Если, с другой стороны, считать window_with_scrollbar объектом типа window, который имеет scrollbar,мы получим такое определение:class window_with_scrollbar : public window {// ...scrollbar* sb;public:window_with_scrollbar(scrollbar* p, /* ...
*/): window(/* ... */), sb(p){// ...}};Здесь мы можем использовать решение со свитками трех типов. Передача самого свитка в качествепараметра позволяет окну (window) не запоминать тип его свитка. Если потребуется, чтобы объект типаwindow_with_scrollbar действовал как scrollbar, можно добавить операцию преобразования:window_with_scrollbar :: operator scrollbar&(){return *sb;}12.2.6 Отношения использованияДля составления и понимания проекта часто необходимо знать, какие классы и каким способомиспользует данный класс. Такие отношения классов на С++ выражаются неявно.
Класс можетиспользовать только те имена, которые где-то определены, но нет такой части в программе на С++,которая содержала бы список всех используемых имен. Для получения такого списка необходимы324Бьерн Страуструп.Язык программирования С++вспомогательные средства (или, при их отсутствии, внимательное чтение). Можно следующим образомклассифицировать те способы, с помощью которых класс X может использовать класс Y:•X использует имя Y•X использует Y•-X вызывает функцию-член Y-X читает член Y-X пишет в член YX создает Y-X размещает auto или static переменную из Y-X создает Y с помощью new-X использует размер YМы отнесли использование размера объекта к его созданию, поскольку для этого требуется знаниеполного определения класса. С другой стороны, мы выделили в отдельное отношение использованиеимени Y, поскольку, указывая его в описании Y* или в описании внешней функции, мы вовсе ненуждаемся в доступе к определению Y:class Y; // Y - имя классаY* p;extern Y f(const Y&);Мы отделили создание Y с помощью new от случая описания переменной, поскольку возможна такаяреализация С++, при которой для создания Y с помощью new необязательно знать размер Y.
Это можетбыть существенно для ограничения всех зависимостей в проекте и сведения к минимумуперетрансляции после внесения изменений.Язык С++ не требует, чтобы создатель классов точно определял, какие классы и как он будетиспользовать. Одна из причин этого заключена в том, что самые важные классы зависят от стольбольшого количества других классов, что для придания лучшего вида программе нужна сокращеннаяформа записи списка используемых классов, например, с помощью команды #include. Другая причина втом, что классификация этих зависимостей и, в частности, обЪединение некоторых зависимостей неявляется обязанностью языка программирования.
Наоборот, цели разработчика, программиста иливспомогательного средства определяют то, как именно следует рассматривать отношенияиспользования. Наконец, то, какие зависимости представляют больший интерес, может зависеть отспецифики реализации языка.12.2.7 Отношения внутри классаДо сих пор мы обсуждали только классы, и хотя операции упоминались, если не считать обсужденияшагов процесса развития программного обеспечения ($$11.3.3.2), то они были на втором плане,объекты же практически вообще не упоминались. Понять это просто: в С++ класс, а не функция илиобъект, является основным понятием организации системы.Класс может скрывать в себе всякую специфику реализации, наравне с "грязными" приемамипрограммирования, а иногда он вынужден это делать.
В то же время объекты большинства классовсами образуют регулярную структуру и используются такими способами, что их достаточно простоописать. Объект класса может быть совокупностью других вложенных объектов (их часто называютчленами), многие из которых, в свою очередь, являются указателями или ссылками на другие объекты.Поэтому отдельный объект можно рассматривать как корень дерева объектов, а все входящие в негообъекты как "иерархию объектов", которая дополняет иерархию классов, рассмотренную в $$12.2.4.Рассмотрим в качестве примера класс строк из $$7.6:class String {int sz;char* p;public:325Бьерн Страуструп.Язык программирования С++String(const char* q);~String();//...};Объект типа String можно изобразить так:12.2.7.1 ИнвариантыЗначение членов или объектов, доступных с помощью членов класса, называется состоянием объекта(или просто значением объекта).
Главное при построении класса - это: привести объект в полностьюопределенное состояние (инициализация), сохранять полностью определенное состояние обЪекта впроцессе выполнения над ним различных операций, и в конце работы уничтожить объект без всякихпоследствий. Свойство, которое делает состояние объекта полностью определенным, называетсяинвариантом.Поэтому назначение инициализации - задать конкретные значения, при которых выполняется инвариантобъекта. Для каждой операции класса предполагается, что инвариант должен иметь место передвыполнением операции и должен сохраниться после операции. В конце работы деструктор нарушаетинвариант, уничтожая объект.
Например, конструктор String::String(const char*) гарантирует, что pуказывает на массив из, по крайней мере, sz элементов, причем sz имеет осмысленное значение и v[sz1]==0. Любая строковая операция не должна нарушать это утверждение.При проектировании класса требуется большое искусство, чтобы сделать реализацию классадостаточно простой и допускающей наличие полезных инвариантов, которые несложно задать. Легкотребовать, чтобы класс имел инвариант, труднее предложить полезный инвариант, который понятен ине накладывает жестких ограничений на действия разработчика класса или на эффективностьреализации. Здесь "инвариант" понимается как программный фрагмент, выполнив который, можнопроверить состояние объекта.
Вполне возможно дать более строгое и даже математическоеопределение инварианта, и в некоторых ситуациях оно может оказаться более подходящим. Здесь жепод инвариантом понимается практическая, а значит, обычно экономная, но неполная проверкасостояния объекта.Понятие инварианта появилось в работах Флойда, Наура и Хора, посвященных пред- и пост-условиям,оно встречается во всех важных статьях по абстрактным типам данных и верификации программ запоследние 20 лет. Оно же является основным предметом отладки в C++.Обычно, в течение работы функции-члена инвариант не сохраняется. Поэтому функции, которые могутвызываться в те моменты, когда инвариант не действует, не должны входить в общий интерфейскласса.
Такие функции должны быть частными или защищенными.Как можно выразить инвариант в программе на С++? Простое решение - определить функцию,проверяющую инвариант, и вставить вызовы этой функции в общие операции. Например:class String {int sz;int* p;public:class Range {};class Invariant {};void check();String(const char* q);~String();char& operator[](int i);int size() { return sz; }//...};void String::check(){if (p==0 || sz<0 || TOO_LARGE<=sz || p[sz-1])throw Invariant;326Бьерн Страуструп.Язык программирования С++}char& String::operator[](int i){check();if (i<0 || i<sz) throw Range;check();return v[i];}// проверка на входе// действует// проверка на выходеЭтот вариант прекрасно работает и не осложняет жизнь программиста.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
