Albert Makhmutov
Идиомы и стили С++
Шаг 1 - Введение. Зачем все это надо и что это такое.
Чтобы сразу пояснить свой план, сообщу - здесь и далее я собираюсь вместе с Вами разобрать следующие темы:
1. Объекты-указатели на другие объекты.
2. Объекты-интерфейсы к другим объектам.
3. Использование шаблонов как средства безопасности.
4. Массивы данных, итераторы и курсоры.
5. Нестандартное управление памятью.
6. Разное.
Давайте посмотрим, что мы имеем на этот день. Если Вы добрались сюда, и начали читать, значит Вы облазили FirstSteps по всем разделам, вероятно, списали часть разделов себе на винчестер, и держите на столе пачку книг по программированию. Предполагаю так же, что Вы имеете за своей спиной 2-4 работающих проекта на FoxPro, Delphi или C/C++. То есть опыт имеете, но супермастером себя ПОКА не считаете. Но почему, собственно? Что нам мешает? Разве в Lotus или Microsoft работают одни гении (звучит прикольно, кстати)? Почему какие-то ребята вполне способны написать Windows или PhotoShop, или там DeltaForce, а нам то что мешает? Вы только подумайте - С++ изобрел один Бьярн Страуструп. Один! И перевернул мир. А STL придумал Алексей Степанов. Один. Сейчас в Хьюлет-Паккарде сидит. Тоже мир перевернул. (Если не верите, сравните второе и третье издание Страуструпа, "Язык программирования С++").
Похоже где-то есть неслабый пробел. Ну, может Вас, в институте учили разным штучкам и фенечкам в программировании, а меня, помнится, учили, что: "Компьютер состоит из монитора, системного блока и клавиатуры; при выходе из строя системного блока необходимо заменить системный блок". И если про бинарные деревья и хэш-таблицы можно почитать у Д. Кнута, то есть огромная область, которой похоже не учат до сих пор. Похоже на то, как если Вы выучили иностранный язык, и можете на нем читать-писать, а вот как разговорная речь так вроде все слова понятны, а вместе не ложатся. (Христос за это апостолов корил: "Какое слово вам непонятно!") Почему? Потому, что слова в разговорной речи, а равно и в программировании, складываясь, могут приобретать иной смысл и становиться фразеологизмами, или идиомами. И нам этот смысл надо постигать посредством чтения умных книжек. А что там? А там посмотришь на прилавки - выбор каков - "С++ для тупых", "С++ для Бивиса и Батт-хеда" да плюс справочники по функциям и алгоритмам. Но того, о чем я говорю, практически нет.
Итого получается, что не хватает нам того, чтобы секреты мастерства нам кто-то передавал. Секретов-то много, своим умом не дойдешь. Это в древности хорошо было - помирает старый мастер, перед смертью в двух словах раз-два, сказал пару слов и глазки закатил. Ну вы знаете - "Как ты делаешь такой вкусный чай" - "Ложите побольше заварки!". С программированием такого не бывает. Надо секрет загодя узнавать, мастера душить. Найти бы его только. Но делать то что-то надо!
Так вот, что я предлагаю: Я тут сижу и прорабатываю пачку книжек на эту тему. По мере продирания через них буду шкрябать статейки, и размещать их на FS. Надеюсь, авторы не обидятся. Напишу пяток-десяток, если будут отклики - продолжу. Если нет - значит не надо.
Насчет чего статейки будут - я выше перечислил. Еще будут объекты, поддерживающие транзакции, блокировки, очереди запросов на транзакции, имитация (в том числе и безопасная) массивов, инкапсуляция небезопасных типов в безопасные шаблоны, итераторы, создающие упрощенные копии сканируемого массива, управление памятью с оптимизацией и сборкой мусора, обработка исключений, виртуальные конструкторы(!), двойная и N-мерная диспетчеризация. Во всяком случае я это планирую (Самому страшно от того, что я перечислил; Но может силов мущинских моих не хватит, тогда не знаю…) Все это по силам практически любому, кто досюда вообще дочитал, и не помер со скуки. А пользы, как говорил Коровьев, он же Фагот, "от этого пения целый вагон". Вот например, самое простое - объект-указатель при отладке и на ранней стадии реализации проекта может управлять безопасным и низкопроизводительным массивом, а в релиз версии - самым обычным. При этом вы пользуетесь объектом-указателем как самим массивом.
Ну и ладно. Закончим со вступлением.
На всякий случай укажу свои основные источники, у которых я беру поносить идеи и мысли на время:
1. Jeff Alger. C++ for real progammers. (Джефф Элджер. С++).
2. James Coplien. Advanced C++ Styles and Idioms.
3. Мейерс, Скотт. Эффективное использование С++.
4. Страуструп, Бъярни. Язык программирования С++. Третье издание.
5. Буч, Гради. Объектно-ориентированное проектирование с примерами на С++. Второе издание.
6. Бабе, Бруно. Все о С++.
7. Microsoft corp. Официальное пособие по разработке приложений на VC++6.0
Вообще говоря, в основном все буду брать у Элджера. Проще, и интереснее. Мы же не умереть собираемся.
Ну и все. Начнем, пожалуй.
Шаг 2 - Умные указатели.
Сначала договоримся о терминах. Перегрузка функций (overloading) - многократное определение функции с разным набором аргументов (сигнатурой). В сигнатуру включается модификатор const, но не включается возвращаемое значение. Перегрузка операторов (overloading) - то же самое (операторы это собственно функции, только имя у них предопределенное), ПЛЮС само определение такого оператора. Если вы определили оператор для какого-то класса, это уже считается перегрузкой. Переопределение функций (overriding) - определение функций в субклассах с тем же именем. Правила переопределения функций достаточно сложны, и я не хотел бы грузить вас ими. Скажу только, что в Object Pascal они не в пример яснее, и компилятор укажет вам, что вы тормоз, если тормознете. А в Плюсах компилятор просто скроет функции, которые вы переопределите неправильно. Ну мы ему отомстим.
В C++ мы можем перегрузить почти все операторы, за исключением нескольких. Во всяком случае, оператор -› перегружается, и это имеет значение крайне важное. Кстати, он называется селектором (member selector). Итак, попробуем:
#include ‹mem.h›
class Cthat {
public:
void doIt(void){return;};
};
class CPthat {
private:
Cthat* aThat;
public:
CPthat(Cthat* _that=NULL):aThat(_that){}
~CPthat() { if (aThat) delete aThat; }
operator Cthat* () { return aThat;} // Оператор преобразования типа
CThat* operator-›() { return aThat; }; // Оператор селектора -›
CPthat operator+(ptrdiff_t _offset) { return CPthat(aThat+_offset); }
// ^^^^^^^^^
};
int main () {
Cthat* aThat = new Cthat;
aThat-›doSomething();
CPthat pthat(new Cthat);
pthat-›doIt(); // Вариант обращения через -›
((Cthat*)pthat)-›doIt (); //Вариант обращения через Cthat*
delete aThat;
return 0;
}
Что получилось: Имеем класс Cthat, который может иметь экземпляры, хотя и не имеет наполнения, и может исполнить пустую функцию. (Обратите внимание. Пустой объект имеет размер 1, и если добавить переменную char, то размер будет тот же. Экземпляры пустых объектов существуют, и они различаются.) Имеем класс объекта-указателя CPthat, в котором храним обычный указатель, но доступ к нему ограничиваем, и перегружаем для него операторы:
1. приведения типа Cthat
2. member selector -›.
3. Операторы арифметики указателей. Я указал только один, сложение.
Идея ясная. Нужно переопределить все восемь, или не переопределять их вовсе. Вопрос в том, направлен ли Ваш указатель на массив, или нет. Во всяком случае, не спешите с этим. Да, и в Ваших плюсах скорее всего тип ptrdiff_t надо заменить на ptr_diff. Я просто дома на BC3.1 все проверяю.
Что здесь хорошего? Мы получили класс объектов-указателей, которые можно смело применять вместо настоящих. Деструктор ~CPthat() уничтожает указуемый объект, поскольку сам по себе последний не имеет имени, и без своего указателя утрачивает идентичность. Проще говоря, останется в нашей памяти навечно, как герой. Ну можно конечно вызывать деструктор и явно, а что? Вот так:
pthat-›~Cthat();
Тогда удаление уберите из деструктора указателя.
Напоследок сделаем очевидный шаг - сделаем умный указатель параметризированным классом.
template ‹class T›
class SmartPointer {
private:
T* tObj;
public:
SmartPointer(T* _t=NULL):tObj(_t);
~SmartPointer(){ if (tObj) delete tObj; }
operator T*(){ return tObj; }
T* operator-›(){ return tObj; }
};
Для интереса посмотрите, как сделан auto_ptr в STL.
Передохнем. Кофе. Джоггинг. Пиво. Сигарета. Нужное подчеркнуть, выпить, покурить.
Шаг 3 - Как это применять.
Берем код параметризированного класса.
template ‹class T›
class SmartPointer {
