Читать онлайн «C++». Страница 33

Эквивалентного средства, которое позволяет деструктору решить вопрос, был ли его объект создан с помощью new, не имеется, как нет и средства, позволяющего ему узнать, вызвала ли его delete, или он вызван объектом, выходящим из области видимости. Если для пользователя это существенно, то он может сохранить где-то соответствующую информацию для деструктора. Другой способ – когда пользователь обеспечивает, что объекты этого класса размещаются только соответствующим образом. Если удается справиться с первой проблемой, то второй способ интреса не представляет.

Если тот, кто реализует класс, является одновременно и его единственным пользователем, то имеет смысл упростить класс, исходя из предположений о его использовании. Когда класс разрабатывается для более широкого использования, таких допущений, как правило, лучше избегать.

Когда пользователь берет управление распределением и овобождением памяти, он может конструировать объекты размеры, которых во время компиляции недетерминирован. В предыдущих примерах вмещающие (или контейнерные – перев.) классы vector, stack, intset и table реализовывались как структуры доступа фиксированного размера, содержащие указатели на реальную пмять. Это подразумевает, что для создания таких объектов в свободной памяти необходимо две операции по выделению памяти, и что любое обращение к хранимой информации будет содержать дополнительную косвенную адресацию. Например:

class char_stack (* int size; char* top; char* s; public: char_stack(int sz) (* top=s=new char[size=sz]; *) ~char_stack() (* delete s; *) // деструктор void push(char c) (* *top++ = c; *) char pop() (* return *–top; *) *);

Если каждый объект класса размещается в свободной памти, это делать не нужно. Вот другой вариант:

class char_stack (* int size; char* top; char s[1]; public: char_stack(int sz); void push(char c) (* *top++ = c; *) char pop() (* return *–top; *) *);

char_stack::char_stack(int sz) (* if (this) error(«стек не в свободной памяти»); if (sz « 1) error(„размер стека « 1“); this = (char_stack*) new char[sizeof(char_stack)+sz-1]; size = sz; top = s; *)

Заметьте, что деструктор больше не нужен, поскольку пмять, которую использует char_stack, может освободить delete без всякого содействия со стороны программиста.

1. (*1) Модифицируйте настольный калькулятор из Главы 3, чтобы использовать класс table.

2. (*1) Разработайте tnode (#с.8.5) как класс с контрукторами, деструкторами и т.п. Определите дерево из tnode'ов как класс с конструкторами, деструкторами и т.п.

3. (*1) Преобразуйте класс intset (#5.3.2) в множество строк.

4. (*1) Преобразуйте класс intset в множество узлов node, где node – определяемая вами структура.

5. (*3) Определите класс для анализа, хранения, вычислния и печати простых арифметических выражений, состоящих из целых констант и операций +, -, * и /. Открытый итерфейс должен выглядеть примерно так:

class expr (* // ... public: expr(char*); int eval(); void print(); *) Параметр строка конструктора expr::expr() является выржением. Функция expr::eval() возвращает значение выражния, а expr::print() печатает представление выражения в cout. Программа может выглядеть, например, так:

expr x(«123/4+123*4-3»); cout «„ "x = " «« x.eval() «« «\n“; x.print();

Определите класс expr два раза: один раз используя в кчестве представления связанный список узлов, а другой раз – символьную строку. Поэкспериментируйте с разными способами печати выражения: с полностью расставленными скобками,в постфиксной записи,в ассемблерном коде и т.д.

6. (*1) Определите класс char_queue (символьная очередь) таким образом, чтобы открытый интерфейс не зависел от представления. Реализуйте char_queue как (1) связанный список и как (2) вектор. О согласованности не заботтесь.

7. (*2) Определите класс histogram (гистограмма), в ктором ведется подсчет чисел в определенных интервалах, которые задаются как параметры конструктора histogram. Обеспечьте функцию вывода гистограммы на печать. Сделате обработку значений, выходящих за границы. Подсказка: «task.h».

8. (*2) Определите несколько классов, предоставляющих случайные числа с определенными распределениями. Каждый класс имеет конструктор, задающий параметры распределния, и функцию draw, которая возвращает «следующее» знчение. Подсказка: «task.h». Посмотрите также класс intset.

9. (*2) Перепишите пример date (#5.8.2), пример char_stack (#5.2.5) и пример intset (#5.3.2) не исползуя функций членов (даже конструкторов и деструкторов). Используйте только class и friend. Сравните с версиями, в которых использовались функции члены.

10. (*3) Для какого-нибудь языка спроектируйте класс таблица имен и класс вхождение в таблицу имен. Чтобы посмотреть, как на самом деле выглядит таблица имен, посмотрите на компилятор этого языка.

11. (*2) Модифицируйте класс выражение из Упражнения 5 так, чтобы обрабатывать переменные и операцию присваивния =. Используйте класс таблица имен из Упражнения 10.

12. (*1) Дана программа:

#include «stream.h»

main() (* cout «„ «Hello, world\n“; *)

модифицируйте ее, чтобы получить выдачу

Initialize Hello, world Clean up

Не делайте никаких изменений в main().

В этой главе описывается аппарат, предоставляемый в С++ для перегрузки операций. Программист может определять смысл операций при их применении к объектам определенного класса. Кроме арифметических, можно определять еще и логические опрации, операции сравнения, вызова () и индексирования [], а также можно переопределять присваивание и инициализацию. Моно определить явное и неявное преобразование между определямыми пользователем и основными типами. Показано, как опредлить класс, объект которого не может быть никак иначе скопирован или уничтожен кроме как специальными определенными пользователем функциями.

Часто программы работают с объектами, которые являются конкретными представлениями абстрактных понятий. Например, тип данных int в С++ вместе с операциями +, -, *, / и т.д. предоставляет реализацию (ограниченную) математического понтия целых чисел. Такие понятия обычно включают в себя мнжество операций, которые кратко, удобно и привычно предсталяют основные действия над объектами. К сожалению, язык программирования может непосредственно поддерживать лишь очень малое число таких понятий. Например, такие понятия, как комплексная арифметика, матричная алгебра, логические сигналы и строки не получили прямой поддержки в С++. Классы дают средство спецификации в С++ представления неэлементарных обектов вместе с множеством действий, которые могут над этими объектами выполняться. Иногда определение того, как действуют операции на объекты классов, позволяет программисту обеспчить более общепринятую и удобную запись для манипуляции обектами классов, чем та, которую можно достичь используя лишь основную функциональную запись. Например:

class complex (* double re, im; public: complex(double r, double i) (* re=r; im=i; *) friend complex operator+(complex, complex); friend complex operator*(complex, complex); *);

определяет простую реализацию понятия комплексного чила, в которой число представляется парой чисел с плавающей точкой двойной точности, работа с которыми осуществляется посредством операций + и * (и только). Программист задает смысл операций + и * с помощью определения функций с именами operator+ и operator*. Если, например, даны b и c типа complex, то b+c означает (по определению) operator+(b,c). Тперь есть возможность приблизить общепринятую интерпретацию комплексных выражений. Например:

void f() (* complex a = complex(1, 3.1); complex b = complex(1.2, 2); complex c = b;

a = b+c; b = b+c*a; c = a*b+complex(1,2); *)

Выполняются обычные правила приоритетов, поэтому второй оператор означает b=b+(c*a), а не b=(b+c)*a.

Можно описывать функции, определяющие значения следующих операций:

+ – * / % ^ amp; ! ~ ! = « » += -= *= /= %= ^= amp;= != «„ “» »»= «„= == != «= “= amp; amp; !! ++ – [] () new delete

Последние четыре – это индексирование (#6.7), вызов функции (#6.8), выделение свободной памяти и освобождение свободной памяти (#3.2.6). Изменить приоритеты перечисленных операций невозможно, как невозможно изменить и синтаксис вражений. Нельзя, например, определить унарную операцию % или бинарную !. Невозможно определить новые лексические символы операций, но в тех случаях, когда множество операций недостточно, вы можете использовать запись вызова функции. Исползуйте например, не **, а pow(). Эти ограничения могут покзаться драконовскими, но более гибкие правила могут очень легко привести к неоднозначностям. Например, на первый взгляд определение операции **, означающей возведение в степень, мжет показаться очевидной и простой задачей, но подумайте еще раз. Должна ли ** связываться влево (как в Фортране) или вправо (как в Алголе)? Выражение a**p должно интерпретирваться как a*(*p) или как (a)**(p)?

Имя функции операции есть ключевое слово operator (то есть, операция), за которым следует сама операция, например, operator««. Функция операция описывается и может вызываться так же, как любая другая функция. Использование операции – это лишь сокращенная запись явного вызова функции операции. Например:

void f(complex a, complex b) (* complex c = a + b; // сокращенная запись complex d = operator+(a,b); // явный вызов *)