C++. Энциклопедия пользователя

581 Pages·2001·35.439 MB·Russian

by  Либерти Джесс

Дж.Либерти
C++. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Книга C++. Энциклопедия пользователя содержит обзор актуальных тем,
связанных с языком программирования C++.
В книге рассматриваются вопросы объектно-ориентированного анализа и
проектирования, универсального языка программирования UML и разработки
объектных моделей. Достаточно подробно представлены вопросы реализации
приложений, а также стандартная библиотека шаблонов STL.
Особое внимание уделено обработке данных, живучести объектов и
шифрованию, архитектуре CORBA и модели СОМ.
Прилагаемый CD-ROM содержит исходные тексты примеров, рассмотренных
в книге.
Книга рассчитана на читателей, которые имеют начальные сведения и знания
по программированию на языке C++.
Оглавление
Введение 13
Часть I. Объектно-ориентированное программирование 15
Глава 1.Объектно-ориентированный анализ и проектирование 16
Построение моделей 17
Разработка программ: язык моделирования 17
Разработка программ: процессы 18
Замысел 20
Анализ требований 20
Примеры использования 20
Анализ приложения 27
Анализ систем 27
Планирование выпуска документов 27
Иллюстративный материал 28
Артефакты 28
Проектирование 29
Что такое классы 29
Преобразования 30
Статическая модель 31
Динамическая модель 37
Резюме 39
Глава 2. Проектирование классов в C++ 40
Перевод диаграмм классов в C++ 41
Стандартные классы 41
Шаблонные классы 42
Служебные классы 42
Ассоциации 43
Агрегации 47
Обобщение 49
Перевод диаграмм взаимодействия в C++ 50
Реализация диаграмм совместных работ и диаграмм последовательности 50
действий в C++
Перевод диаграмм состояний в C++ 55
Перевод диаграмм активности в C++ 57
Резюме 59
Глава3.Наследование, полиморфизм и повторное использование 60
программных кодов
Преимущества наследования 61
Объектно-ориентированные связанные списки 61
Разработка связанного списка 62
Реализация связанного списка 62
Абстрактные классы 67
Перекрытие чисто виртуальных методов 70
Виртуальные деструкторы 71
Полиморфизм, реализованный путем перегрузки методов класса 71
Управление памятью 74
Проблемы, сопровождающие перегрузку других операторов 77
Оператор присваивания 78
Перегрузка операторов увеличения 80
Виртуальный конструктор копий 83
Множественное наследование 83
Проблемы множественного наследования 84
Множественное наследование и включение 87
Резюме 88
Часть II. Вопросы реализации 89
Глава 4. Управление памятью 90
Управление памятью и указатели 91
Расход памяти 94
Распределение массивов 94
Паразитные, болтающиеся и дикие указатели 95
Указатели const 96
Указатели const и функции-члены const 96
Передача по ссылке 96
Передача указателя const 97
Возврат ссылки на объект, который не находится в области 97
видимости
Указатель, указатель, указатель 99
Указатели и исключения 100
Использование автоуказателей 104
Подсчет ссылок 108
Резюме 118
Глава 5. Использование каркасов приложений 119
Microsoft Foundation Classes 120
Приступая к изучению 120
Другие мастера 122
В перспективе 122
Архитектура приложения 122
Многопоточность 122
Кооперативная многопоточность против вытесняющей 123
Проблемы вытесняющей многопоточности 123
Пример для изучения 124
Создание потоков 125
Пример 129
Служебные классы 137
Классы манипулирования строками 137
Классы времени 137
Документы и представления 138
Представления 139
Резюме 147
Глава 6. Контейнерные классы библиотеки STL 148
Определение и реализация шаблонов 149
Определение и реализация шаблонов функций 149
Определение и реализация шаблонов классов 149
Последовательные контейнеры 150
Контейнер-вектор 150
Контейнер-список 163
Контейнер-дека 172
Стеки 173
Очереди 175
Приоритетные очереди 177
Связанные контейнеры 178
Контейнер-запись 178
Множественные записи 187
Контейнер-набор 189
Множественные наборы 189
Вопросы производительности 190
Использование стандартной библиотеки C++ 190
Конструирование типов элементов 191
Резюме 192
Глава 7. Итераторы и алгоритмы STL 193
Классы итераторов 194
Позиция внутри контейнера 194
Типы итераторов контейнеров 194
Базовый класс итераторов 195
Вводные итераторы 196
Выводные итераторы 197
Пересылаемые итераторы 197
Двунаправленные итераторы 197
Итераторы произвольного доступа 197
Итераторные операции 197
Классы стандартных итераторов 199
Объекты-функции 200
Предикаты 201
Арифметические функции 202
Алгоритмы STL 203
Операции немутирующих последовательностей 203
Алгоритмы мутирующих последовательностей 211
Операции сортировки и связности последовательностей 221
Стандартные функции 238
Резюме 243
Глава 8. Исключение конфликтов имен 244
Функции и классы, разрешаемые по именам 245
Создание пространства имен 248
Использование пространства имен 250
Ключевое слово using 252
Объявление using 254
Псевдоним пространства имен 255
Неименованное пространство имен 255
Стандартное пространство имен 256
Резюме 257
Глава 9. Манипулирование типами объектов 258
Оператор typeid() 259
Класс type_info 259
Конструктор для класса type_info 260
Операторы сравнения 260
Функция-член name() 261
Функция-член before() 263
Оператор typeid() в конструкторах и деструкторах 264
Неправильное использование typeid() 264
Динамическое приведение объектов 265
Оператор dynamic_cast() 266
Операторы typeid() и dynamic_cast 269
Другие операторы приведения 270
Оператор static_cast() 270
Оператор reinterpret_cast() 271
Когда использовать операторы dynamic_cast(), static_cast() или 271
reinterpret_cast()
Оператор const_cast() 272
Новые приведения против старых 272
Резюме 273
Глава 10. Настройка производительности приложения 274
Функции inline вне определений классов 275
Как избежать раскрытия программного кода реализации в 279
распространяемых header-файлах
Анализ стоимости виртуальных функций и виртуальных базовых классов 280
Виртуальные функции 280
Виртуальные базовые классы 283
Компромиссы RTTI 285
Управление памятью для временных объектов 287
Резюме 289
Часть III. Обработка данных 291
Глава 11. Рекурсия и рекурсивные структуры данных 292
Что такое рекурсия 293
Числа Фибоначчи: рекурсивное определение 293
Остановка рекурсии 294
Рекурсивные структуры 294
Обход рекурсивной структуры с помощью рекурсивной функции 296
Цикл и хвостовая рекурсия 299
Хвостовая рекурсия 301
Непрямая рекурсия 302
Рекурсия и стек 302
Отладка рекурсивных функций 303
Резюме 304
Глава 12. Использование методов сортировки 305
Анализ производительности алгоритмов 306
Сравнение среднего, худшего и лучшего случаев 306
Стабильностьсортировки 307
Использование дополнительных способов хранения во время 307
сортировки
Пузырьковая сортировка 308
Анализ пузырьковой сортировки 309
Сортировка вставками 309
Анализ сортировки вставками 311
Сортировка выбором 311
Анализ сортировки выбором 313
Быстрая сортировка 313
Анализ быстрой сортировки 315
Сортировка слиянием 315
Анализ сортировки слиянием 318
Сортировка по методу Шелла 318
Анализ сортировки по методу Шелла 320
Пирамидальная сортировка 320
Анализ пирамидальной сортировки 322
Выбор метода сортировки 322
Генерирование тестовых данных 323
Резюме 325
Глава 13. Алгоритмы поиска данных 326
Линейный поиск 327
Анализ линейного поиска 328
Поиск в отсортированном массиве 328
Сопоставление с образцом 330
Грубый алгоритм 331
Представление образца 331
Построение конечных автоматов 332
Алгоритмы поиска на графе 333
Поиск в глубину 334
Поиск в ширину 335
Сравнение поиска в глубину и поиска в ширину 336
Поиск по первому наилучшему совпадению 336
Реализация объектов графов 337
Представление игры Tic-Tac-Toe 340
Применение альфа-бета-отсечений 340
Задача коммивояжера 341
Внешний поиск 342
Индексированный последовательный доступ 342
Двоичные деревья 342
Деревья 2-3-4 343
Резюме 344
Глава 14. Хеширование и синтаксический анализ 345
Сравнение поиска и хеширования 346
Функции хеширования 346
Разрешение конфликтов 347
Линейное повторное хеширование 347
Нелинейное повторное хеширование 347
Коэффициент загрузки(альфа) 348
Связывание в цепочку 349
Адресация областей памяти 349
Синтаксический разбор 358
Синтаксический разбор числовых выражений 359
Синтаксический разбор строковых выражений 360
Контекстно-свободная грамматика и синтаксический анализ 361
Выполнение нисходящего синтаксического разбора для проверки 361
правильности регулярных выражений
Резюме 362
Часть IV. Живучесть объектов и шифрование 363
Глава 15. Живучесть объектов 364
Создание хранимых объектов 365
Что такое В-дерево 372
Запись В-дерева на диск 374
Кэширование 375
Определение размера страниц 375
Определение количества страниц, которые могут одновременно 375
находиться в памяти
Подкачка данных на жесткий диск 375
Реализация В-дерева 376
Как это работает 401
Прогулка по программному коду 403
Поиск 414
Резюме 416
Глава 16. Реляционные базы данных и живучесть 417
Основные концепции реляционных баз данных 418
Архитектура реляционной базы данных 419
Ограничения и соображения 420
Язык структурированных запросов SQL 420
Нормирование 420
Соединения 421
Живучесть для реляционной базы данных 421
Перемещения с идентификаторами объектов 422
Использование пятен 422
Скрытие деталей 423
Непосредственное сохранение объектов 423
Использование API БД 423
Доступ к источникам данных ODBC 423
Использование MFC 425
Операторы SQL 433
Установка характеристик БД 434
Резюме 434
Глава 17. Реализация живучести объектов с помощью реляционных 435
баз данных
Объекты в Oracle 8 436
Типы объектов 436
Ссылки на объекты 437
Коллекции 438
Использование внешних процедур, разработанных на языке C++ 439
Отображение UML-диаграмм на объектно-реляционную базу данных 442
Проектирование базы данных 442
Генерирование классов на C++ 443
Генерирование сервера 445
Пример: Система заказа покупок 448
Описание системы 448
Глава 18. Объектно-ориентированные базы данных 451
Обзор объектно-ориентированных баз данных 452
Стандарт ODMG 453
Приложение на C++ для ведения счетов 453
Живучесть данных 466
Схемы базы данных и средства захвата этой схемы 468
Коллекции 469
Итераторы 471
Отношения 471
Базы данных и транзакции 475
Технические вопросы объектно-ориентированных баз данных 487
Архитектура клиент/сервер 487
Хранение данных и кластеризация объектов 487
Передача данных 488
Блокирование данных 488
Резюме 489
Глава 19. Защита приложений с помощью шифрования 490
Краткая история шифрования 491
Роль Национального бюро стандартов 491
Понятие шифрования 492
Коды 492
Шифры 493
Шифр Vernam 495
Криптография по частному ключу 497
Алгоритмы частного ключа 497
Механизмы шифрования по секретному ключу 498
Использование центров распространения ключей 500
Криптография по общему ключу 500
Метод головоломки Ральфа Меркле 501
Многопользовательские криптографические методы Диффи- 501
Хельмана
Метод RSA 502
Использование Pretty Good Privacy 502
Выбор простых чисел в PGP 503
Использование случайных чисел в криптографии 504
Шифрование файлов с помощью PGP 504
Ограничения в криптографии 506
Юридические ограничения на криптографию 507
Криптографические атаки 507
Атака грубой силы 507
Криптоанализ 508
Взлом файла, зашифрованного программой PGP 508
Цифровые подписи 509
Public Key Cryptography Standard(PKCS) 509
Digital Signature Standard(DSS) 509
Неотрицание 510
Коммерческие криптографические продукты 510
Безопасные Web-клиенты 510
Безопасные почтовые клиенты 511
Продукты для защиты рабочего стола 512
Резюме 514
Часть V. Распределенные вычисления 515
Глава 20. CORBA 516
Теория и обоснование 517
Минимальная среда CORBA 518
Каркас объектной технологии 518
IIOP: объектное склеивание 519
Компонентная модель 520
IDL: соглашение связывания 520
Сравнение IDL с определением класса C++ 521
Брокер объектных запросов 522
Время жизни объектов 522
Среды разработки 523
Сравнение сред CORBA 523
Способность ORB к взаимодействию 523
Создание клиента С+ 524
Генерирование заглушки 524
Связь с ORB 525
Вызовы методов 525
Завершенное клиентское приложение C++ 526
Создание сервера C++ 526
Генерирование скелета 527
Реализация методов сервера 527
Подсоединение класса сервера 528
Загрузка BOA в ORB 528
Клиент Java 530
Генерирование заглушки 530
Запуск и программный код вызова метода 530
Стратеги и тестирования 531
Трассировка 531
Службы мониторинга и регистрации 531
Обработка исключений 531
Удаленная отладка 532
Служба имен и способность к взаимодействию 532
Interoperable Object Reference (IOR) 532
Именование контекстов 533
Проблемы взаимодействия 533
Производительность 533
Перерасход памяти со стороны ORB 534
Степень детализации интерфейса 534
Ссылки на передаваемый объект 534
Резюме 534
Глава 21. COM 535
Основы СОМ 536
Архитектура СОМ 537
Интерфейсы 537
Интерфейс IUnknown 541
СОМ-объекты 543
Библиотеки типов 545
Другие СОМ-технологии 546
Использование СОМ-объектов в C++ 549
Использование интерфейсов Raw 550
Использование интеллектуальных указателей 551
Использование библиотек типов 555
Создание СОМ-объектов в C++ 558
Множественное наследование 558
Вложенные классы 560
Использование классов tear off 562
Резюме 563
Дополнительная литература 563
Глава 22. Java и C++ 564
Общие черты C++ и Java 565
Комментарии 565
Типы данных 565
Операторы 567
Операторы управления потоком 568
Различия между C++ и Java 568
Управление памятью 568
Отсутствие указателей 568
Отсутствие препроцессора 568
Отсутствие деструктора 568
Спецификаторы доступа 569
Параметры метода 569
Внешние функции 570
Перечислители 570
Строки 571
Массивы 571
Объектно-ориентированные возможности Java 572
Классы 572
Наследование 576
Множественное наследование 578
Обработка исключений 579
Резюме 579