Table Of ContentС++
Advanced
Programming
and ldioms
Styles
James О. Coplien
"
тт
Addison-Wesley
Дж. Коплиен
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
НА
++
�пп11:р·
Москва· Санкт-ПетербурНги·ж ниАН овгородВ·о ронеж
Новосибирск Ростов-на-ДонЕук атеринбурСга мара
• • •
Киев • Харьков • Минск
2005
ББК 32.973-018.1
УДК 681.3.06
К65
КоплиенДж.
- - с.:
К65 ПISрBоNг р5а-4м6м9-и0р0о1в8а9-нХи е на С++. Классика CS. СПб.: Питер, 2005. 479 ил.
Этак ниган аписандлая программистуожве,в ладеющияхз ыком и желающихп однять
своюк валификацинюан овыйу ровенДьа.в аяп редставлеон ситеи лие идиоматкие зяык,ак нига
С++
знакомичти тателся т емин етривиальнызмниа ниямик,о торыоеп ытныеп рограммисты
получаюнта личномо пытеО.н а показываечтт,о можнои спользовиа тдьл яр азработки
С++
простыахб стракцдиайн ны,хи дляп олноценнроейал изациаиб страктнтыихп овда нных, ил яд
С++
объектно-орие�пиропвраонгнроагмом ироварнаизял ичных стКирлоемйе.т огов, н ейи сслдеуются
идиомы,н е поддерживаемынеа прямуюн а базовоумр овне напримефру нкциональнио е
фреймовопер ограммировантиаек,ж реаа сширеннмыеет одуыб оркмиу сор.а
С++,
ББК 32.973-018.1
УДК 681.3.06
Праван аи зданипео nученпыо с огnашенисю A ddisoп-WeLsolпegym aп.
Всеп раваз ащищеныН.и какачяа стьд аннойк нигние можетб ьггвьо спроизведве нкаа койб ы тон и быnо
формеб езп исьменноргаоз решенвиnяа деnьцаеввт орскпирха в.
Информацияс,о держащаявс яд аннойк нигеп,о nучениаз и сrочникорва,с сматриваеимзыдха теnьсrвкоамк
надежныеТ.е м не менееи.м еяв видув озможные чеnовечиеnсикт иеех ническоишеи бкии,з датеnьсrнвео
можетг арантировать абсоnютнуюи птооnчнноотсут ьп риводимых сив неед енниейсо еттв етсrвеннзоас ти
возможныоеш ибкис,в язаннсы еи споnьзованкинеимг и.
© Ьу пo aed
(ангn.) ©Перевонда р усскияйз ык Издатеnьскдиойм« Питер»,
1992 АТ&Т Вell Telephone LaЬoratoгies, l c rpoг t
©Изданинеа р усскоямз ыкео,ф ормnение Издатеnьскдиойм« Питер»,
ISBN 0201548550 ЗАО 2005
ISBN 5-469-00189-Х ЗАО 2005
Краткое содержание
Предисловие 12
Глава 1. Введение 19
Глава 2. Абстракция и абстрактные типы данных . 25
Глава 3. Конкретные типы данных 52
Глава 4. Наследование . .. . 97
. .
Глава 5. Объектно-ориентированное программирование . 126
Глава 6. Объектно-ориентированное проектирование .. . 203
Глава 7. Многократное использование программ и объекты 247
Глава 8. Прототипы . . . . .. . . .. . . . . . . . . 277
Глава 9. Эмуляция символических языков на С++ ... 303
Глава 10. Динамическое множественное наследование 349
Глава 11. Системные аспекты 355
Приложение А.С в среде С++ 381
Приложение Б. Программа Shapes . 403
Приложение В.С сылочные возвращаемые значения операторов 414
Приложение Г. Поразрядное копирование .. . . .... ... 416
.
Приложение д. Иерархия геометрических фигур в символической идиоме 418
Приложение Блочно-структурное программирование на С++ 451
Приложение Е. Список терминов 467
Алфавитный уЖк.а затель . . .. .. 472
Содержание
Предисловие 12
Изучение языка программирования 12
О книге . . . . . 13
Структура книги . . . 14
Благодарности . . . . 17
От издателя перевода 18
Гпава 1. Введение . . . 19
1.1 . С++ как развивающийся язык . . 19
1.2. Решение проблемы сложности при помощи идиом 20
1.3. Объекты для 90-х . . . 22
1.4. Проектирование и язык . . . . . . . . . . . . . . 23
Литература . . . . . . . . . . . . 24
. . . . . . . . . .
Гпава 2. Абстракция и абстрактные типы данных . 25
2.1. Классы . . . . . . . 26
. . . .
2.2. Объектная инверсия . . . . . 29
2.3. Конструкторы и деструкторы 31
2.4. Подставляемые функции . 36
.
2.5. Инициализация статических переменных 38
2.6. Статические функции классов . . . . . 39
.
2. 7. Область видимости и константность . . . 40
2.8. Порядок инициализации глобальных объектов, констант и статических
членов классов . . . . . . . . . . . . 41
. . . .
2.9. Обеспечение константности функций классов . 42
Логическая и физическая константность . 43
2.10. Указатели на функции классов . . . . . . 45
2.11. Правила организации программного кода 49
Упражнения . . . . . . . . . . . . . . 50
Литература . . . . . . . . . . 51
. . . .
Гпава Конкретные типы данных . 52
3.1. Орт3од. оксальная каноническая форма класса 53
3.2. Видимость и управление доступом . . . 60
. .
3.3. Перегрузка -переопределение семантики операторов и функций 62
Пример перегрузки оператора индексирования . . . . . . 64
Перегрузка операторов в классах и глобальная перегрузка 66
3.4. Преобразование типа . 67
. . . .
3.5. Подсчет ссылок . . . . . . . . 71
Идиома класса-манипулятора 72
Экономное решение . . . 75
. .
Содержание 3
Подсчет указателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Реализация подсчета ссылок в существующих классах 81
Классы конвертов и синглетные письма . . . . . . 83
3.6. Операторы пеw и delete . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.7. Отделение инициализации от создания экземпляра . 91
Упражнения . . . . . . . 94
Литература . . . . . . . 96
Глава 4. Наследование .
4. 1. Простое наследование . . . 99 79
Настройка операций класса Complex для семантики класса lmagiпary . . 102
Использование кода базового класса в производном классе . . . . . . . 102
Изменение функций производного класса для повышения эффективности 103
4.2. Видимость и управление доступом . . . . . . . . . . . . . 105
Вертикальное управление доступом при наследовании 106
Горизонтальное управление доступом при наследовании 110
Создание экземпляров путем наследования и управления доступом . 115
4.3. Конструкторы и деструкторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Порядок выполнения конструкторов и деструкторов . . . . . . . . . 116
Передача параметров конструкторам базовых классов и внутренних объектов 117
4.4. Преобразование указателей на классы 119
4.5. Селектор типа 121
Упражнения . . . . . . . . . . 124
. . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Глава 5. Объектно-ориентированное программирование . 126
5.1. Идентификация типов на стадии выполнения и виртуальные функции 128
5.2. Взаимодействие деструкторов и виртуальные деструкторы 135
5.3. Виртуальные функции и видимость . . . . . . . . . . . . . 136
5.4. Чисто виртуальные функции и абстрактные базовые классы 139
5.5. Классы конвертов и писем . . . . . . . . . . . . . . 141
Классы конвертов и делегированный полиморфизм 142
Имитация виртуальных конструкторов 148
Другой подход к виртуальным конструкторам 155
.
Делегирование и классы конвертов . 166
Итераторы и курсоры . . . . . . . . . . . . 170
.
5.6. Функторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Функциональное и аппликативное программирование 175
5.7. Множественное наследование . . . . . . . . . 183
Пример абстракции окна . . . . . . . . . . . 184
Неоднозначность при вызове функций класса 187
Неоднозначность в данных . . . . . . . . . . 188
Виртуальные базовые классы . . . . . . . . . 188
Предотвращение лишних вызовов функций виртуальных базовых классов 189
Виртуальные функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Преобразование указателей на объекты при множественном наследовании 192
5.8. Каноническая форма наследования 193
Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Пример итератора очереди . . . . . . . . . . . . . . 198
Простые классы счетов для банковского приложения . 200
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8 Содержание
Глава 6. Объектно-ориентированное проектирование • • 2 03
6. Типы и классы . . . . . . . . . . . . 204
. . . . . .
6.2. Основные операции объектно-ориентированного проектирования 209
1.
6.3. Объектно-ориентированный и доменный анализ . 212
Причины увеличения объема проектирования 212
Способы расширения абстракций . . . 213
Балансировка архитектуры . . . . . . . . . . . 214
Результаты хорошей балансировки архитектуры 215
6.4. Отношения между объектами и классами 215
Отношения cclS-A• . . 215
Отношения ccHAS-A» . 217
. .
Отношения «USES-A» . . 220
Отношения ccCREATES-A» 220
Контекстное изучение отношений между объектами и классами 220
Графическое представление отношений между объектами и классами 221
6.5. Субтипы, наследование и перенаправление . . . . . . . 224
. . . .
Наследование ради наследования -ошибка потери субтипов . 224
Случайное наследование -омонимы в мире типов . . . . 228
Потребность в функциях классов с «истинной» семантикой 239
Наследование и независимость классов 241
6.6. Практические рекомендации . 244
Упражнения . . . . . . . . . . . . 245
. . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . 246
.
Глава 7. Многократное испопьэование программ и объекты . . 247
7.1. Об ограниченности аналогий . . . . . . 249
. . . . . . . ;
7 .2. Многократное использование архитектуры . . . . . . 251
.
7.3. Четыре механизма многократного использования кода 253
7.4. Параметризованные типы, или шаблоны . . . . . . . 256
.
7.5. Закрытое наследование и многократное использование 264
7.6. Многократное использование памяти . . . . . . . . 267
.
7.7. Многократное использование интерфейса . . . . . . . 268
7.8. Многократное использование, наследование и перенаправление 270
7.9. Архитектурные альтернативы для многократного использования
исходных текстов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
. . . . . .
7.10. Общие рекомендации относительно многократного использования кода . 274
Упражнения . . . . 275
. .
Литература . . . . . . . . 276
Глава 8. Прототипы . . 277
• .
8. 1. Пример с прототипами класса Employee 280
8.2. Прототипы и обобщенные конструкторы 285
8.3. Автономные обобщенные конструкторы 287
8.4. Абстрактные базовые прототипы . 289
8.5. Идиома фреймовых прототипов . . . . 292
8.6. Условные обозначения . . . . . . . . . 294
8.7. Прототипы и администрирование программ 296
Упражнения . . . . . . . . . . . 297
.
Простой анализатор с прототипом 298
Фреймовые прототипы 300
Литература . . . . . . . . . . . . 302
Содержание 9
Глава 9. Эмуляция символических языков на С++ 303
• • • • • • • • • • •
9. 1. Инкрементное программирование на С++ . . . . . . . . . . . . 305
. .
Инкрементный подход и объектно-ориентированное проектирование 305
Сокращение затрат на компиляцию . . . . . 305
.
Сокращение затрат на компоновку и загрузку 306
Ускоренные итерации . . . . . 306
.
9.2. Символическая каноническая форма . 307
Класс Тор . . . . . . . . . . . .. 309
.
Класс Thing . . . . . . . . . . . 310
. .
Символическая каноническая форма для классов приложений 311
9.3. Пример обобщенного класса коллекции . . . . . 318
9.4. Код и идиомы по,одержки инкрементной загрузки 323
Загрузка виртуальных функций . . . . . . . . 324
.
Обновление структуры класса и функция cutover 327
Инкрементная загрузка и автономные обобщенные конструкторы 332
9.5. Уборка мусора . . . . . . . . . . . . . . . . 333
. . . . . . .
Пример иерархии геометрических фигур с уборкой мусора 336
9.6. Инкапсуляция примитивных типов . . . . 342
9.7. Мультиметоды в символической идиоме . 343
Упражнения . . . . . . . . . . . 347
. . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . 348
Глава 1 Динамическое множественное наследование . • 349
1О.1. ПриОм. ер оконной системы с выбором технологии . 350
10.2. Предостережение . . . . . . . . . . 3 53
Глава 11. Системные аспекты . . 355
• • .
11 .1. Статическая системная структура . 356
Транзакционные диаграммы 357
Модули . . . 359
Подсистемы 361
Каркасы 362
Библиотеки . 364
11.2. Динамическая системная структура . 365
Планирование . . . . . . . . . . 365
.
Контексты . . . . . . . . . . . . . 371
Взаимодействие между пространствами имен . 372
Обработка исключений 375
Зомби . . . . . . . . . . . 379
Литература . . . . . 379
. . . . . . .
Приложение А. С в среде С++ • . • 381
А.1. Вызовы функций . . 381
А.2. Параметры функций . . . . . 382
.
А.3. Прототипы функций . . . . . . 382
А.4. Передача параметров по ссылке . 384
А.5. Переменное количество параметров 385
.
А.6. Указатели на функции . . . . . . 386
А. 7. Модификатор coпst . . . . . . . . . 388
Пример 1. Использование модификатора const вместо директивы #define 388
Пример 2. Модификатор const и указатели . . . . . . . . . . 388
Пример 3. Объявление функций с константными аргументами . . . . . . . 389
1 О Содержание
А.В. Взаимодействие с кодом С . . . 390
А.8.1. Архитектурные аспекты . 390
А.8.2. Языковая компоновка . . 394
А.8.3. Вызов функций С++ 396
ИЗ
А.8.4. Совместное использование заголовочных файлов в С и С++ . 396
с
А.8.5. Импорт форматов данных С в С++ 400
А.8.6. Импорт форматов данных С++ в С 400
Упражнения . . . . . . . . . . . . . . 402
Литература . . . . . . . . . . . 402
. . .
Приложение Программа Shapes 403
Приложение &. Ссылочные возвращаемые значения операторов 414
Приложение ВГ.. Поразрядное копирование 416
Приложение Д. Иерархия геометрических фигур в символической идиоме 418
Приложение Е. Блочно-структурное программирование на . . 451
Е.1. Концепция блочно-структурного программирования . . . . . С.+ +. . . . . . 451
Е.2. Основные строительные блоки структурного программирования на С++ . 452
Е.3. Альтернативное решение с глубоким вложением областей видимости 456
Е.4. Проблемы реализации . . . . . 460
Упражнения . . . . . . . . . . . . . 460
Код блочно-структурной видеоигры 461
Литература . . . . . . . . . . . . . 466
Приложение Список терминов 467
Алфавитный Жук.а затель 472
