Читать онлайн «Язык программирования C++. Пятое издание». Страница 96

};

Класс Screen объявляет другом версию функции storeOn, получающей поток ostream&. Версия, получающая параметр BitMap&, особых прав доступа к объектам класса Screen не имеет.

Объявление дружественных отношений и область видимости

Классы и функции, не являющиеся членами класса, не следует объявлять прежде, чем они будут использованы в объявлении дружественными. Когда имя впервые появляется в объявлении дружественной, оно неявно подразумевается принадлежащей окружающей области видимости. Однако сам друг фактически не объявлен в этой области видимости (см. раздел 7.2.1).

Даже если мы определим функцию в классе, ее все равно придется объявить за пределами класса, чтобы сделать видимой. Объявление должно уже существовать, даже если вызывается дружественная функция:

struct X {

 friend void f() { /* дружественная функция может быть определена

                      в теле класса */ }

 X() { f(); } // ошибка: нет объявления для f

 void g();

 void h();

};

void X::g() { return f(); } // ошибка: f не была объявлена

void f();                   // объявляет функцию, определенную в X

void X::h() { return f(); } // ok: объявление f теперь в области

                            // видимости

Важно понимать, что объявление дружественной затрагивает доступ, но не является объявлением в обычном смысле.

Помните: некоторые компиляторы не выполняют правил поиска имен друзей (см. раздел 7.2.1).

Упражнения раздела 7.3.4

Упражнение 7.32. Определите собственные версии классов Screen и Window_mgr, в которых функция clear() является членом класса Window_mgr и другом класса Screen.

Каждый класс определяет собственную область видимости. Вне области видимости класса (class scope) к обычным данным и функциям его члены могут обращаться только через объект, ссылку или указатель, используя оператор доступа к члену (см. раздел 4.6). Для доступа к членам типа из класса используется оператор области видимости. В любом случае следующее за оператором имя должно быть членом соответствующего класса.

Screen::pos ht = 24, wd = 80; // использование типа pos, определенного

                              // в классе Screen

Screen scr(ht, wd, ' ');

Screen *p = &scr;

char c = scr.get(); // доступ к члену get() объекта

scr c = p->get();   // доступ к члену get() из объекта, на который

                    // указывает p

Область видимости и члены, определенные вне класса

Тот факт, что класс определяет область видимости, объясняет, почему следует предоставить имя класса наравне с именем функции, при определении функции-члена вне ее класса (см. раздел 7.1.2). За пределами класса имена ее членов скрыты.

Как только имя класса становится видимо, остальная часть определения, включая список параметров и тело функции, находится в области видимости класса. В результате мы можем обращаться к другим членам класса без уточнения.

Вернемся, например, к функции-члену clear() класса Window_mgr (см. раздел 7.3.4). Параметр этой функции имеет тип, определенный в классе Window_mgr:

void Window_mgr::clear(ScreenIndex i) {

 Screen &s = screens[i];

 s.contents = string(s.height * s.width, ' ');

}

Поскольку компилятор видит последующий список параметров и ничего подобного в области видимости класса WindowMgr, нет никакой необходимости определять, что требуется тип ScreenIndex, определенный в классе WindowMgr. По той же причине использование объекта screens в теле функции относится к имени, объявленному в классе Window_mgr.

С другой стороны, тип возвращаемого значения функции обычно располагается перед именем функции. Когда функция-член определяется вне тела класса, любое имя, используемое в типе возвращаемого значения, находится вне области видимости класса. В результате тип возвращаемого значения должен определять класс, членом которого он является. Например, мы могли бы добавить в класс Window_mgr функцию addScreen(), добавляющую еще одно окно на экран. Этот член класса возвратит значение типа ScreenIndex, которое пользователь впоследствии сможет использовать для поиска этого окна:

class Window_mgr {

public:

 // добавить окно на экран и возвратить его индекс

 ScreenIndex addScreen(const Screen&);

 // другие члены, как прежде

};

// тип возвращаемого значения видим прежде, чем начинается область

// видимости класса Window_mgr

Window_mgr::ScreenIndex

Window_mgr::addScreen(const Screen &s) {

 screens.push_back(s);

 return screens.size() - 1;

}

Поскольку тип возвращаемого значения встречается прежде имени класса, оно находится вне области видимости класса Window_mgr. Чтобы использовать тип ScreenIndex для возвращаемого значения, следует определить класс, в котором определяется этот тип.

Упражнения раздела 7.4

Упражнение 7.33. Что будет, если добавить в класс Screen переменную-член size(), определенную следующим образом? Исправьте все обнаруженные ошибки.

pos Screen::size() const {

 return height * width;

}

В рассмотренных до сих пор программах поиск имен (name lookup) (процесс поиска объявления, соответствующего данному имени) был относительно прост.

• Сначала поиск объявления осуществляется в том блоке кода, в котором используется имя. Причем рассматриваются только те имена, объявления которых расположены перед местом применения.

• Если имя не найдено, поиск продолжается в иерархии областей видимости, начиная с текущей.

• Если объявление так и не найдено, происходит ошибка.

Когда поиск имен осуществляется в функциях-членах, определенных в классе, может показаться, что он происходит не по правилам поиска. Но в данном случае внешний вид обманчив. Обработка определений классов осуществляется в два этапа.

• Сначала компилируются объявления членов класса.

• Тела функции компилируются только после того, как виден весь класс.

Определения функций-членов обрабатываются после того, как компилятор обработает все объявления в классе.

Классы обрабатываются в два этапа, чтобы облегчить организацию кода класса. Поскольку тела функций-членов не обрабатываются, пока весь класс не станет видимым, они смогут использовать любое имя, определенное в классе. Если бы определения функций обрабатывались одновременно с объявлениями переменных-членов, то пришлось бы располагать функции-члены так, чтобы они обращались только к тем именам, которые уже видимы.

Поиск имен для объявлений членов класса

Этот двухэтапный процесс применяется только к именам, используемым в теле функции-члена. Имена, используемые в объявлениях, включая имя типа возвращаемого значения и типов списка параметров, должны стать видимы прежде, чем они будут использованы. Если объявление переменной-члена будет использовать имя, объявление которого еще не видимо в классе, то компилятор будет искать то имя в той области (областях) видимости, в которой определяется класс. Рассмотрим пример.

typedef double Money;

string bal;

class Account {

public:

 Money balance() { return bal; }

private:

 Money bal;

 // ...

};

Когда компилятор видит объявление функции balance(), он ищет объявление имени Money в классе Account. Компилятор рассматривает только те объявления в классе Account, которые расположены перед использованием имени Money. Поскольку его объявление как члена класса не найдено, компилятор ищет имя в окружающей области видимости. В этом примере компилятор найдет определение типа (typedef) Money. Этот тип будет использоваться и для типа возвращаемого значения функции balance(), и как тип переменной-члена bal. С другой стороны, тело функции balance() обрабатывается только после того, как видимым становится весь класс. Таким образом, оператор return в этой функции возвращает переменную-член по имени bal, а не строку из внешней области видимости.

Имена типов имеют особенности

Обычно внутренняя область видимости может переопределить имя из внешней области видимости, даже если это имя уже использовалось во внутренней области видимости. Но если член класса использует имя из внешней области видимости и это имя типа, то класс не сможет впоследствии переопределить это имя: