Б. Страуструп - Язык программирования С++ (1119446), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Это приводит к ухудшению характеристик программы из-за отсутствия ручной оптимизации.Далее, становится как правило невозможной реализация функций подстановкой (если не считать какихто конкретных ситуаций, когда настоящий тип известен транслятору), поэтому все полезные операцииинтерфейса, задаются как вызовы виртуальных функций.
Как и для конкретных типов здесь плата заабстрактные типы иногда приемлема, иногда слишком высока.Подводя итог, перечислим каким целям должен служить абстрактный тип:[1]определять некоторое понятие таким образом, что в программе могут сосуществовать длянего несколько реализаций;[2]применяя виртуальные функции, обеспечивать достаточно высокую степень компактности иэффективности выполнения программы;[3]сводить к минимуму зависимость любой реализации от других классов;[4]представлять само по себе осмысленное понятие.Нельзя сказать, что абстрактные типы лучше конкретных типов, это просто другие типы. Какие из нихпредпочесть - это, как правило, трудный и важный вопрос для пользователя. Создатель библиотекиможет уклониться от ответа на него и предоставить варианты с обеими типами, тем самым выборперекладывается на пользователя.
Но здесь важно ясно понимать, с классом какого вида имеешь дело.Обычно неудачей заканчивается попытка ограничить общность абстрактного типа, чтобы скоростьпрограмм, работающих с ним, приблизилась к скорости программ, рассчитанных на конкретный тип. Вэтом случае нельзя использовать взаимозаменяемые реализации без большой перетрансляциипрограммы после внесения изменений. Столь же неудачна бывает попытка дать "общность" вконкретных типах, чтобы они могли по мощности понятий приблизиться к абстрактным типам.
Этоснижает эффективность и применимость простых классов. Классы этих двух видов могутсосуществовать, и они должны мирно сосуществовать в программе. Конкретный класс воплощаетреализацию абстрактного типа, и смешивать его с абстрактным классом не следует.340Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Отметим, что ни конкретные, ни абстрактные типы не создаются изначально как базовые классы дляпостроения в дальнейшем производных классов. Построение производных к абстрактным типамклассов скорее нужно для задания реализаций, чем для развития самого понятия интерфейса. Всякийконкретный или абстрактный тип предназначен для четкого и эффективного представления впрограмме отдельного онятия.
Классы, которым это удается, редко бывают хорошими кандидатами длясоздания на их базе новых, но связанных с ними, классов. Действительно, попытки построитьпроизводные, "более развитые" классы на базе конкретных или абстрактных типов, таких как, строки,комплексные числа, списки или ассоциативные массивы приводят обычно к громоздким конструкциям.Как правило эти классы следует использовать как члены или частные базовые классы, тогда их можноэффективно применять, не вызывая путаницы и противоречий в интерфейсах и реализациях этих иновых классов.Когда создается конкретный или абстрактный тип, акцент следует сделать на том, чтобы предложитьпростой, реализующий хорошо продуманное понятие, интерфейс.
Попытки расширить областьприложения класса, нагружая его описание всевозможными "полезными" свойствами, приводят только кбеспорядку и неэффективности. Этим же кончаются напрасные усилия гарантировать повторноеиспользование класса, когда каждую функцию-член объявляют виртуальной, не подумав зачем и какэти функции будут переопределяться.Почему мы не стали определять классы slist и vector как прямые производные от класса set, обойдясьтем самым без классов slist_set и vector_set? Другими словами зачем нужны конкретные типы, когда ужеопределены абстрактные типы? Можно предложить три ответа:[1]Эффективность: такие типы, как vector или slist надо создавать без накладных расходов,вызванных отдалением реализацийот интерфейсов (разделения интерфейса и реализациитребует концепция абстрактного типа).[2]Множественный интерфейс: часто разные понятия лучше всего реализовать как производныеот одного класса.[3]Повторное использование: нужен механизм, который позволит приспособить для нашейбиблиотеки типы, разработанные "где-то в другом месте".Конечно, все эти ответы связаны.
В качестве примера [2] рассмотрим понятие генератора итераций.Требуется определить генератор итераций (в дальнейшем итератор) для любого типа так, чтобы с егопомощью можно было порождать последовательность объектов этого типа. Естественно для этогонужно использовать уже упоминавшийся класс slist. Однако, нельзя просто определить общий итераторнад slist, или даже над set, поскольку общий итератор должен допускать итерации и более сложныхобъектов, не являющихся множествами, например, входные потоки или функции, которые приочередном вызове дают следующее значение итерации. Значит нам нужны и множество и итератор, и втоже время нежелательно дублировать конкретные типы, которые являются очевидными реализациямиразличных видов множеств и итераторов. Можно графически представить желательную структуруклассов так:Здесь классы set и iter предоставляют интерфейсы, а slist и stream являются частными классами ипредставляют реализации.
Очевидно, нельзя перевернуть эту иерархию классов и, предоставляяобщие интерфейсы, строить производные конкретные типы от абстрактных классов. В такой иерархиикаждая полезная операция над каждым полезным абстрактным понятием должна представляться вобщем абстрактном базовом классе. Дальнейшее обсуждение этой темы содержится в $$13.6.Приведем пример простого абстрактного типа, являющегося итератором объектов типа T:class iter {virtual T* first() = 0;virtual T* next() = 0;virtual ~iter() { }};class slist_iter : public iter, private slist {slink* current_elem;public:T* first();T* next();341Бьерн Страуструп.Язык программирования С++slist_iter() : current_elem(0) { }};class input_iter : public iter {isstream& is;public:T* first();T* next();input_iter(istream& r) : is(r) { }};Можно таким образом использовать определенные нами типы:void user(const iter& it){for (T* p = it.first(); p; p = it.next()) {// ...}}void caller(){slist_iter sli;input_iter ii(cin);// заполнение sliuser(sli);user(ii);}Мы применили конкретный тип для реализации абстрактного типа, но можно использовать его инезависимо от абстрактных типов или просто вводить такие типы для повышения эффективностипрограммы, см.
также $$13.5. Кроме того, можно использовать один конкретный тип для реализациинескольких абстрактных типов.В разделе $$13.9 описывается более гибкий итератор. Для него зависимость от реализации, котораяпоставляет подлежащие итерации объекты, определяется в момент инициализации и можетизменяться в ходе выполнения программы.13.4 Узловые классыВ действительности иерархия классов строится, исходя из совсем другой концепции производныхклассов, чем концепция интерфейс-реализация, которая использовалась для абстрактных типов. Классрассматривается как фундамент строения. Но даже, если в основании находится абстрактный класс, ондопускает некоторое представление в программе и сам предоставляет для производных классов какието полезные функции.
Примерами узловых классов могут служить классы rectangle ($$6.4.2) и satellite($$6.5.1). Обычно в иерархии класс представляет некоторое общее понятие, а производные классыпредставляют конкретные варианты этого понятия. Узловой класс является неотъемлемой частьюиерархии классов. Он пользуется сервисом, представляемым базовыми классами, сам обеспечиваетопределенный сервис и предоставляет виртуальные функции и (или) защищенный интерфейс, чтобыпозволить дальнейшую детализацию своих операций в производных классах.Типичный узловой класс не только предоставляет реализацию интерфейса, задаваемого его базовымклассом (как это делает класс реализации по отношению к абстрактному типу), но и сам расширяетинтерфейс, добавляя новые функции.
Рассмотрим в качестве примера класс dialog_box, которыйпредставляет окно некоторого вида на экране. В этом окне появляются вопросы пользователю и в немон задает свой ответ с помощью нажатия клавиши или "мыши":class dialog_box : public window {// ...public:dialog_box(const char* ...);// заканчивающийся нулем список342Бьерн Страуструп.Язык программирования С++// обозначений клавиш// ...virtual int ask();};Здесь важную роль играет функция ask() и конструктор, с помощью которого программист указываетиспользуемые клавиши и задает их числовые значения.
Функция ask() изображает на экране окно ивозвращает номер нажатой в ответ клавиши. Можно представить такой вариант использования:void user(){for (;;) {// какие-то командыdialog_box cont("continue","try again","abort",(char*) 0);switch (cont.ask()) {case 0: return;case 1: break;case 2: abort();}}}Обратим внимание на использование конструктора. Конструктор, как правило, нужен для узловогокласса и часто это нетривиальный конструктор.
Этим узловые классы отличаются от абстрактныхклассов, для которых редко нужны конструкторы.Пользователь класса dialog_box ( а не только создатель этого класса) рассчитывает на сервис,представляемый его базовыми классами. В рассматриваемом примере предполагается, что существуетнекоторое стандартное размещение нового окна на экране. Если пользователь захочет управлятьразмещением окна, базовый для dialog_box класс window (окно) должен предоставлять такуювозможность, например:dialog_box cont("continue","try again","abort",(char*)0);cont.move(some_point);Здесь функция движения окна move() рассчитывает на определенные функции базовых классов.Сам класс dialog_box является хорошим кандидатом для построения производных классов.
Например,вполне разумно иметь такое окно, в котором, кроме нажатия клавиши или ввода с мышью, можнозадавать строку символов (скажем, имя файла). Такое окно dbox_w_str строится как производный классот простого окна dialog_box:class dbox_w_str :// ...public:dbox_w_str (const char*const char*);int ask();virtual char*//...};public dialog_box {sl,...// строка запроса пользователю// список обозначений клавишget_string();Функция get_string() является той операцией, с помощью которой программист получает заданнуюпользователем строку. Функция ask() из класса dbox_w_str гарантирует, что строка введена правильно,а если пользователь не стал вводить строку, то тогда в программу возвращается соответствующеезначение (0).void user2()343Бьерн Страуструп.Язык программирования С++{// ...dbox_w_str file_name("please enter file name","done",(char*)0);file_name.ask();char* p = file_name.get_string();if (p) {// используем имя файла}else {// имя файла не задано}//}Подведем итог - узловой класс должен:[1]рассчитывать на свои базовые классы как для их реализации, так и для представлениясервиса пользователям этих классов;[2]представлять более полный интерфейс (т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
