straustrup2 (852740), страница 16
Текст из файла (страница 16)
С учетом этойтаблицы объект типа shape можно представить так:centervtbl:color&X::draw&Y::rotate......Функции из таблицы виртуальных функций vtbl позволяют правильно работать с объектом даже в техслучаях, когда в вызывающей функции неизвестны ни таблица vtbl, ни расположение данных в частиобъекта, обозначенной ... . Здесь как X и Y обозначены имена классов, в которые входят вызываемыефункции. Для объекта circle оба имени X и Y есть circle. Вызов виртуальной функции может быть по сутистоль же эффективен, как вызов обычной функции.1.5.2 Проверка типаНеобходимость контроля типа при обращениях к виртуальным функциям может оказатьсяопределенным ограничением для разработчиков библиотек.
Например, хорошо бы предоставитьпользователю класс "стек чего-угодно". Непосредственно в С++ это сделать нельзя. Однако, используяшаблоны типа и наследование, можно приблизиться к той эффективности и простоте проектирования ииспользования библиотек, которые свойственны языкам с динамическим контролем типов. К такимязыкам относится, например, язык Smalltalk, на котором можно описать "стек чего-угодно". Рассмотримопределение стека с помощью шаблона типа:template < class T > class stack{T * p;int sz;public:stack ( int );~stack ();void push ( T );T & pop ();};Не ослабляя статического контроля типов, можно использовать такой стек для хранения указателей наобъекты типа plane (самолет):stack < plane * > cs ( 200 );void f (){cs.push ( new Saab900 );// Ошибка при трансляции :// требуется plane*, а передан car*cs.push ( new Saab37B );// прекрасно: Saab 37B - на самом// деле самолет, т.е.
типа planecs.pop () -> takeoff ();cs.pop () -> takeoff ();}41Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Если статического контроля типов нет, приведенная выше ошибка обнаружится только при выполнениипрограммы:// пример динамическое контроля типа// вместо статического; это не С++Stack s;// стек может хранить указатели на объекты// произвольного типаvoid f (){s.push ( new Saab900 );s.push ( new Saab37B );s.pop () -> takeoff ();// прекрасно: Saab 37B - самолетcs.pop () -> takeoff ();// динамическая ошибка:// машина не может взлететь}Для способа определения, допустима ли операция над объектом, обычно требуется большедополнительных расходов, чем для механизма вызова виртуальных функций в С++.Рассчитывая на статический контроль типов и вызов виртуальных функций, мы приходим к иному стилюпрограммирования, чем надеясь только на динамический контроль типов.
Класс в С++ задает строгоопределенный интерфейс для множества объектов этого и любого производного класса, тогда как вSmalltalk класс задает только минимально необходимое число операций, и пользователь вправеприменять незаданные в классе операции. Иными словами, класс в С++ содержит точное описаниеопераций, и пользователю гарантируется, что только эти операции транслятор сочтет допустимыми.1.5.3 Множественное наследованиеЕсли класс A является базовым классом для B, то B наследует атрибуты A. т.е. B содержит A плюс ещечто-то. С учетом этого становится очевидно, что хорошо, когда класс B может наследовать из двухбазовых классов A1 и A2. Это называется множественным наследованием.Приведем некий типичный пример множественного наследования.
Пусть есть два библиотечных классаdisplayed и task. Первый представляет задачи, информация о которых может выдаваться на экран спомощью некоторого монитора, а второй - задачи, выполняемые под управлением некоторогодиспетчера. Программист может создавать собственные классы, например, такие:class my_displayed_task: public displayed, public task{// текст пользователя};class my_task: public task {// эта задача не изображается// на экране, т.к. не содержит класс displayed// текст пользователя};class my_displayed: public displayed{// а это не задача// т.к. не содержит класс task// текст пользователя};Если наследоваться может только один класс, то пользователю доступны только два из трехприведенных классов.
В результате либо получается дублирование частей программы, либо теряетсягибкость, а, как правило, происходит и то, и другое. Приведенный пример проходит в С++ безо всякихдополнительных расходов времени и памяти по сравнению с программами, в которых наследуется неболее одного класса. Статический контроль типов от этого тоже не страдает.Все неоднозначности выявляются на стадии трансляции:class task42Бьерн Страуструп.Язык программирования С++{public:void trace ();// ...};class displayed{public:void trace ();// ...};class my_displayed_task:public displayed, public task{// в этом классе trace () не определяется};void g ( my_displayed_task * p ){p -> trace (); // ошибка: неоднозначность}В этом примере видны отличия С++ от объектно-ориентированных диалектов языка Лисп, в которыхесть множественное наследование.
В этих диалектах неоднозначность разрешается так: или считаетсясущественным порядок описания, или считаются идентичными объекты с одним и тем же именем вразных базовых классах, или используются комбинированные способы, когда совпадение объектовдоля базовых классов сочетается с более сложным способом для производных классов. В С++неоднозначность, как правило, разрешается введением еще одной функции:class my_displayed_task:public displayed, public task{// ...public:void trace (){// текст пользователяdisplayed::trace (); // вызов trace () из displayedtask::trace ();// вызов trace () из task}// ...};void g ( my_displayed_task * p ){p -> trace (); // теперь нормально}1.5.4 ИнкапсуляцияПусть члену класса (неважно функции-члену или члену, представляющему данные) требуется защитаот "несанкционированного доступа". Как разумно ограничить множество функций, которым такой членбудет доступен? Очевидный ответ для языков, поддерживающих объектно-ориентированноепрограммирование, таков: доступ имеют все операции, которые определены для этого объекта, инымисловами, все функции-члены.
Например:class window{// ...protected:Rectangle inside;// ...};class dumb_terminal : public window43Бьерн Страуструп.Язык программирования С++{// ...public:void prompt ();// ...};Здесь в базовом классе window член inside типа Rectangle описывается как защищенный (protected), нофункции-члены производных классов, например, dumb_terminal::prompt(), могут обратиться к нему ивыяснить, с какого вида окном они работают. Для всех других функций член window::inside недоступен.В таком подходе сочетается высокая степень защищенности (действительно, вряд ли вы "случайно"определите производный класс) с гибкостью, необходимой для программ, которые создают классы ииспользуют их иерархию (действительно, "для себя" всегда можно в производных классахпредусмотреть доступ к защищенным членам).Неочевидное следствие из этого: нельзя составить полный и окончательный список всех функций,которым будет доступен защищенный член, поскольку всегда можно добавить еще одну, определив еекак функцию-член в новом производном классе.
Для метода абстракции данных такой подход частобывает мало приемлемым. Если язык ориентируется на метод абстракции данных, то очевидное длянего решение - это требование указывать в описании класса список всех функций, которым нужендоступ к члену. В С++ для этой цели используется описание частных (private) членов. Оноиспользовалось и в приводившихся описаниях классов complex и shape.Важность инкапсуляции, т.е. заключения членов в защитную оболочку, резко возрастает с ростомразмеров программы и увеличивающимся разбросом областей приложения. В $$6.6 более подробнообсуждаются возможности языка по инкапсуляции.1.6 Пределы совершенстваЯзык С++ проектировался как "лучший С", поддерживающий абстракцию данных и объектноориентированное программирование.
При этом он должен быть пригодным для большинства основныхзадач системного программирования.Основная трудность для языка, который создавался в расчете на методы упрятывания данных,абстракции данных и объектно-ориентированного программирования, в том, что для того, чтобы бытьязыком общего назначения, он должен:-идти на традиционных машинах;сосуществовать с традиционными операционными системами и языками;соперничать с традиционными языками программирования в эффективности выполненияпрограммы;- быть пригодным во всех основных областях приложения.Это значит, что должны быть возможности для эффективных числовых операций (арифметика сплавающей точкой без особых накладных расходов, иначе пользователь предпочтет Фортран) исредства такого доступа к памяти, который позволит писать на этом языке драйверы устройств.
Крометого, надо уметь писать вызовы функций в достаточно непривычной записи, принятой для обращений втрадиционных операционных системах. Наконец, должна быть возможность из языка,поддерживающего объектно-ориентированное программирование, вызывать функции, написанные надругих языках, а из других языков вызывать функцию на этом языке, поддерживающем объектноориентированное программирование.Далее, нельзя рассчитывать на широкое использование искомого языка программирования как языкаобщего назначения, если реализация его целиком полагается на возможности, которые отсутствуют вмашинах с традиционной архитектурой.Если не вводить в язык возможности низкого уровня, то придется для основных задач большинстваобластей приложения использовать некоторые языки низкого уровня, например С или ассемблер.
НоС++ проектировался с расчетом, что в нем можно сделать все, что допустимо на С, причем безувеличения времени выполнения. Вообще, С++ проектировался, исходя из принципа, что не должновозникать никаких дополнительных затрат времени и памяти, если только этого явно не пожелает сам44Бьерн Страуструп.Язык программирования С++программист.Язык проектировался в расчете на современные методы трансляции, которые обеспечивают проверкусогласованности программы, ее эффективность и компактность представления. Основным средствомборьбы со сложностью программ видится, прежде всего, строгий контроль типов и инкапсуляция.Особенно это касается больших программ, создаваемых многими людьми.
Пользователь может неявляться одним из создателей таких программ, и может вообще не быть программистом. Посколькуникакую настоящую программу нельзя написать без поддержки библиотек, создаваемых другимипрограммистами, последнее замечание можно отнести практически ко всем программам.С++ проектировался для поддержки того принципа, что всякая программа есть модель некоторыхсуществующих в реальности понятий, а класс является конкретным представлением понятия, взятого изобласти приложения ($$12.2). Поэтому классы пронизывают всю программу на С++, и налагаютсяжесткие требования на гибкость понятия класса, компактность объектов класса и эффективность ихиспользования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
