|
Часть 9
Глава 7 Производные Классы
Не надо размножать объекты без необходимости
- У. Оккам
В этой главе описывается понятие производного класса в С++. Про-
изводные классы дают простой, гибкий и эффективный аппарат задания
для класса альтернативного интерфейса и определения класса
посредством добавления возможностей к уже имеющемуся классу без пе-
репрограммирования или перекомпиляции. С помощью производных
классов можно также обеспечить общий интерфейс для нескольких раз-
личных классов так, чтобы другие части программы могли работать с
объектами этих классов одинаковым образом. При этом обычно в каждый
объект помещается информация о типе, чтобы эти объекты могли обра-
батываться соответствующим образом в ситуациях, когда их тип нельзя
узнать во время компиляции. Для элегантной и надежной обработки та-
ких динамических зависимостей типов имеется понятие виртуальной
функции. По своей сути производные классы существуют для того, что-
бы облегчить программисту формулировку общности.
7.1 Введение
Представим себе процесс написания некоторого универсального
средства (например, тип связанный список, таблица имен или плани-
ровщик для системы моделирования), которое предназначается для
использования многими разными людьми в различных обстоятельствах.
Очевидно, что в кандидатах на роль таких средств недостатка нет, и
выгоды от их стандартизации огромны. Кажется, любой опытный прог-
раммист написал (и отладил) дюжину вариантов типов множества, таб-
лицы имен, сортирующей функции и т.п., но оказывается, что каждый
программист и каждая программа используют свою версию этих понятий,
из-за чего программы слишком трудно читать, тяжело отлаживать и
сложно модифицировать. Более того, в большой программе вполне может
быть несколько копий идентичных (почти) частей кода для работы с
такими фундаментальными понятиями.
Причина этого хаоса частично состоит в том, что представить такие
общие понятия в языке программирования сложно с концептуальной точ-
ки зрения, а частично в том, что средства, обладающие достаточной
общностью, налагают дополнительные расходы по памяти и/или по вре-
мени, что делает их неудобными для самых простых и наиболее напря-
женно используемых средств (связанные списки, вектора и т.п.), где
они были бы наиболее полезны. Понятие производного класса в С++,
описываемое в #7.2, не обеспечивают общего решения всех этих проб-
лем, но оно дает способ справляться с довольно небольшим числом
важных случаев. Будет, например, показано, как определить эффектив-
ный класс обобщенного связанного списка таким образом, чтобы все
его версии разделяли код.
Написание общецелевых средств - задача непростая, и часто основ-
ной акцент в их разработке другой, чем при разработке программ спе-
циального назначения. Конечно, нет четкой границы между средствами
общего и специального назначения, и к методам и языковым средствам,
которые описываются в этой главе, можно относиться так, что они
становятся все более полезны с ростом объема и сложности создавае-
мых программ.
7.2 Производные Классы
Чтобы разделить задачи понимания аппарата языка и методов его
применения, знакомство с понятием производных классов делается в
три этапа. Вначале с помощью небольших примеров, которые не надо
воспринимать как реалистичные, будут описаны сами средства языка
(запись и семантика). После этого демонстрируются некоторые неоче-
видные применения производных классов, и, наконец, приводится за-
конченная программа.
7.2.1 Построение Производного Класса
Рассмотрим построение программы, которая имеет дело с людьми,
служащими в некоторой фирме. Структура данных в этой программе мо-
жет быть например такой:
struct employee { // служащий char* name; // имя short age; //
возраст short department; // подразделение int salary; // жа-
лование employee* next; // ...
};
Список аналогичных служащих будет связываться через поле next.
Теперь давайте определим менеджера:
struct manager { // менеджер employee emp; // запись о менеджере
как о служащем employee* group; // подчиненные люди // ...
};
Менеджер также является служащим; относящиеся к служащему
employee данные хранятся в члене emp объекта manager. Для читающего
это человека это, может быть, очевидно, но нет ничего выделяющего
член emp для компилятора. Указатель на менеджера (manager*) не яв-
ляется указателем на служащего (employee*), поэтому просто исполь-
зовать один там, где требуется другой, нельзя. В частности, нельзя
поместить менеджера в список служащих, не написав для этого специ-
альный код. Можно либо применить к manager* явное преобразование
типа, либо поместить в список служащих адрес члена emp, но и то и
другое мало элегантно и довольно неясно. Корректный подход состоит
в том, чтобы установить, что менеджер является служащим с некоторой
добавочной информацией:
struct manager : employee { employee* group; // ...
};
manager является производным от employee и, обратно, employee есть
базовый класс для manager. Класс manager дополнительно к члену
group имеет члены класса employee (name, age и т.д.).
Имея определения employee и manager мы можем теперь создать
список служащих, некоторые из которых являются менеджерами. Напри-
мер:
void f() {
manager m1, m2; employee e1, e2; employee* elist; elist =
&m1; // поместить m1, e1, m2 и e2 в elist m1.next = &e1;
e1.next = &m2; m2.next = &e2; e2.next = 0;
}
Поскольку менеджер является служащим, manager* может использо-
ваться как employee*. Однако служащий необязательно является менед-
жером, поэтому использовать employee* как manager* нельзя.
7.2.2 Функции Члены
Просто структуры данных вроде employee и manager на самом деле не
столь интересны и часто не особенно полезны, поэтому рассмотрим,
как добавить в них функции. Например:
class employee { char* name; // ...
public:
employee* next; void print(); // ...
};
class manager : public employee {
// ...
public:
void print();
// ...
};
Надо ответить на некоторые вопросы. Как может функция член произ-
водного класса manager использовать члены его базового класса
employee? Как члены базового класса employee могут использовать
функции члены производного класса manager? Какие члены базового
класса employee может использовать функция не член на объекте типа
manager? Каким образом программист может повлиять на ответы на эти
вопросы, чтобы удовлетворить требованиям приложения?
Рассмотрим:
void manager::print() {
cout << " имя " << name << "\n";
// ...
}
Член производного класса может использовать открытое имя из свое-
го базового класса так же, как это могут делать другие члены
последнего, то есть без указания объекта. Предполагается, что на
объект указывает this, поэтому (корректной) ссылкой на имя name яв-
ляется this->name. Однако функция manager::print компилироваться не
будет, член производного класса не имеет никакого особого права
доступа к закрытым членам его базового класса, поэтому для нее name
недоступно.
Это многим покажется удивительным, но представьте себе другой ва-
риант: что функция член могла бы обращаться к закрытым членам свое-
го базового класса. Возможность, позволяющая программисту получать
доступ к закрытой части класса просто с помощью вывода из него дру-
гого класса, лишила бы понятие закрытого члена всякого смысла. Бо-
лее того, нельзя было бы узнать все использования закрытого имени,
посмотрев на функции, описанные как члены и друзья этого класса.
Пришлось бы проверять каждый исходный файл во всей программе на на-
личие в нем производных классов, потом исследовать каждую функцию
этих классов, потом искать все классы, производные от этих классов,
и т.д. Это по меньшей мере утомительно и скорее всего нереально.
С другой стороны, можно ведь использовать механизм friend, чтобы
предоставить такой доступ или отдельным функциям, или всем функциям
отдельного класса (как описывается в #5.3). Например:
class employee { friend void manager::print(); // ...
};
решило бы проблему с manager::print(), и
class employee { friend class manager;
// ...
};
сделало бы доступным каждый член employee для всех функций класса
manager. В частности, это сделает name доступным для
manager::print().
Другое, иногда более прозрачное решение для производного класса
- использовать только открытые члены его базового класса. Например:
void manager::print() {
employee::print(); // печатает информацию о служащем
// ... // печатает информацию о менеджере
}
Заметьте, что надо использовать ::, потому что print() была переоп-
ределена в manager. Такое повторное использование имен типично. Не-
осторожный мог бы написать так:
void manager::print() {
print(); // печатает информацию о служащем
// ... // печатает информацию о менеджере
}
и обнаружить, что программа после вызова manager::print() неожидан-
но попадает в последовательность рекурсивных вызовов.
7.2.3 Видимость
Класс employee стал открытым (public) базовым классом класса
manager в результате описания:
class manager : public employee {
// ...
};
Это означает, что открытый член класса employee является также и
открытым членом класса manager. Например:
void clear(manager* p) {
p->next = 0;
}
будет компилироваться, так как next - открытый член и employee и
manager'а. Альтернатива - можно определить закрытый (private)
класс, просто опустив в описании класса слово public:
class manager : employee {
// ...
};
Это означает, что открытый член класса employee является закрытым
членом класса manager. То есть, функции члены класса manager могут
как и раньше использовать открытые члены класса employee, но для
пользователей класса manager эти члены недоступны. В частности, при
таком описании класса manager функция clear() компилироваться не
будет. Друзья производного класса имеют к членам базового класса
такой же доступ, как и функции члены.
Поскольку, как оказывается, описание открытых базовых классов
встречается чаще описания закрытых, жалко, что описание открытого
базового класса длиннее описания закрытого. Это, кроме того, служит
источником запутывающих ошибок у начинающих.
Когда описывается производная struct, ее базовый класс по умолча-
нию является public базовым классом. То есть,
struct D : B { ...
означает
class D : public B { public: ...
Отсюда следует, что если вы не сочли полезным то сокрытие данных,
которое дают class, public и friend, вы можете просто не использо-
вать эти ключевые слова и придерживаться struct. Такие средства
языка, как функции члены, конструкторы и перегрузка операций, не
зависят от механизма сокрытия данных.
Можно также объявить некоторые, но не все, открытые члены базово-
го класса открытыми членами производного класса. Например:
class manager : employee {
// ...
public:
// ...
employee::name; employee::department;
};
Запись
имя_класса :: имя_члена ;
не вводит новый член, а просто делает открытый член базового класса
открытым для производного класса. Теперь name и department могут
использоваться для manager'а, а salary и age - нет. Естественно,
сделать закрытый член базового класса открытым членом производного
класса невозможно. Невозможно с помощью этой записи также сделать
открытыми перегруженные имена.
Подытоживая, можно сказать, что вместе с предоставлением средств
дополнительно к имеющимся в базовом классе, производный класс можно
использовать для того, чтобы сделать средства (имена) недоступными
для пользователя. Другими словами, с помощью производного класса
можно обеспечивать прозрачный, полупрозрачный и непрозрачный доступ
к его базовому классу.
7.2.4 Указатели
Если производный класс derived имеет открытый базовый класс base,
то указатель на derived можно присваивать переменной типа указатель
на base не используя явное преобразование типа. Обратное преобразо-
вание, указателя на base в указатель на derived, должно быть явным.
Например:
class base { /* ... */ }; class derived : public base { /* ... */
};
derived m; base* pb = &m; // неявное преобразование derived* pd =
pb; // ошибка: base* не является derived* pd = (derived*)pb; //
явное преобразование
Иначе говоря, объект производного класса при работе с ним через
указатель и можно рассматривать как объект его базового класса. Об-
ратное неверно.
Будь base закрытым базовым классом класса derived, неявное преоб-
разование derived* в base* не делалось бы. Неявное преобразование
не может в этом случае быть выполнено, потому что к открытому члену
класса base можно обращаться через указатель на base, но нельзя че-
рез указатель на derived:
class base { int m1;
public:
int m2; // m2 - открытый член base
};
class derived : base {
// m2 - НЕ открытый член derived
};
derived d; d.m2 = 2; // ошибка: m2 из закрытой части класса base*
pb = &d; // ошибка: (закрытый base) pb->m2 = 2; // ok pb =
(base*)&d; // ok: явное преобразование pb->m2 = 2; // ok
Помимо всего прочего, этот пример показывает, что используя явное
приведение к типу можно сломать правила защиты. Ясно, делать это не
рекомендуется, и это приносит программисту заслуженную "награду". К
несчастью , недисциплинированное использование явного преобразова-
ния может создать адские условия для невинных жертв, эксплуатирую-
щих программу, в которой это делается. Но, к счастью, нет способа
воспользоваться приведением для получения доступа к закрытому имени
m1. Закрытый член класса может использоваться только членами и
друзьями этого класса.
7.2.5 Иерархия Типов
Производный класс сам может быть базовым классом. Например:
class employee { ... }; class secretary : employee { ... }; class
manager : employee { ... }; class temporary : employee { ... };
class consultant : temporary { ... }; class director : manager {
... }; class vice_president : manager { ... }; class president :
vice_president { ... };
Такое множество родственных классов принято называть иерархией
классов. Поскольку можно выводить класс только из одного базового
класса, такая иерархия является деревом и не может быть графом бо-
лее общей структуры. Например:
class temporary { ... }; class employee { ... }; class secretary
: employee { ... };
// не С++:
class temporary_secretary : temporary : secretary { ... }; class
consultant : temporary : employee { ... };
И этот факт вызывает сожаление, потому что направленный ацикли-
ческий граф производных классов был бы очень полезен. Такие струк-
туры описать нельзя, но можно смоделировать с помощью членов соот-
ветствующих типов. Например:
class temporary { ... }; class employee { ... }; class secretary
: employee { ... };
// Альтернатива:
class temporary_secretary : secretary { temporary temp; ... };
class consultant : employee { temporary temp; ... };
Это выглядит неэлегантно и страдает как раз от тех проблем, для
преодоления которых были изобретены производные классы. Например,
поскольку consultant не является производным от temporary,
consultant'а нельзя помещать с список временных служащих (temporary
employee), не написав специальный код. Однако во многих полезных
программах этот метод успешно используется.
7.2.6 Конструкторы и Деструкторы
Для некоторых производных классов нужны конструкторы. Если у ба-
зового класса есть конструктор, он должен вызываться, и если для
этого конструктора нужны параметры, их надо предоставить. Например:
class base {
// ...
public:
base(char* n, short t);
~base();
};
class derived : public base { base m;
public:
derived(char* n);
~derived();
};
Параметры конструктора базового класса специфицируются в опреде-
лении конструктора производного класса. В этом смысле базовый класс
работает точно также, как неименованный член производного класса
(см. #5.5.4). Например:
derived::derived(char* n) : (n,10), m("member",123) {
// ...
}
Объекты класса конструируются снизу вверх: сначала базовый, потом
члены, а потом сам производный класс. Уничтожаются они в обратном
порядке: сначала сам производный класс, потом члены а потом базо-
вый.
7.2.7 Поля Типа
Чтобы использовать производные классы не просто как удобную сок-
ращенную запись в описаниях, надо разрешить следующую проблему:
Если задан указатель типа base*, какому производному типу в
действительности принадлежит указываемый объект? Есть три основных
способа решения этой проблемы:
[1] Обеспечить, чтобы всегда указывались только объекты одного
типа (#7.3.3),
[2] Поместить в базовый класс поле типа, которое смогут просмат-
ривать функции и
[3] Использовать виртуальные функции (#7.2.8). Обыкновенно указа-
тели на базовые классы используются при
разработке контейнерных (или вмещающих) классов: множество, вектор,
список и т.п. В этом случае решение 1 дает однородные списки, то
есть списки объектов одного типа. Решения 2 и 3 можно использовать
для построения неоднородных списков, то есть списков объектов (ука-
зателей на объекты) нескольких различных типов. Решение 3 - это
специальный вариант решения 2 с гарантией типа.
Давайте сначала исследуем простое решение с помощью поля типа, то
есть решение 2. Пример со служащими и менеджерами можно было бы пе-
реопределить так:
enum empl_type { M, E };
struct employee { empl_type type; employee* next; char* name;
short department; // ...
};
struct manager : employee { employee* group; short level; // уро-
вень
};
Имея это, мы можем теперь написать функцию, которая печатает инфор-
мацию о каждом служащем:
void print_employee(employee* e) {
switch (e->type) { case E:
cout << e->name << "\t" << e->department << "\n";
// ...
break; case M:
cout << e->name << "\t" << e->department << "\n";
// ...
manager* p = (manager*)e; cout << " уровень " << p->level
<< "\n"; // ... break;
}
}
и воспользоваться ею для того, чтобы напечатать список служащих:
void f() {
for (; ll; ll=ll->next) print_employee(ll);
}
Это прекрасно работает,особенно в небольшой программе, написанной
одним человеком, но имеет тот коренной недостаток, что неконтроли-
руемым компилятором образом зависит от того, как программист рабо-
тает с типами. В больших программах это обычно приводит к ошибкам
двух видов. Первый - это невыполнение проверки поля типа, второй -
когда не все случаи case помещаются в переключатель switch, как в
предыдущем примере. Оба избежать достаточно легко , когда программу
сначала пишут на бумаге, но при модификации нетривиальной програм-
мы, особенно написанной другим человеком, очень трудно избежать как
того, так и другого. Часто от этих сложностей становится труднее
уберечься из-за того, что функции вроде print() часто бывают орга-
низованы так, чтобы пользоваться общностью классов, с которыми они
работают. Например:
void print_employee(employee* e) {
cout << e->name << "\t" << e->department << "\n";
// ...
if (e->type == M) { manager* p = (manager*)e; cout << " уро-
вень " << p->level << "\n"; // ...
}
}
Отыскание всех таких операторов if, скрытых внутри большой функции,
которая работает с большим числом производных классов, может ока-
заться сложной задачей, и даже когда все они найдены, бывает нелег-
ко понять, что же в них делается.
7.2.8 Виртуальные Функции
Виртуальные функции преодолевают сложности решения с помощью по-
лей типа, позволяя программисту описывать в базовом классе функции,
которые можно переопределять в любом производном классе. Компилятор
и загрузчик обеспечивают правильное соответствие между объектами и
применяемыми к ним функциями. Например:
struct employee { employee* next; char* name; short department;
// ... virtual void print();
};
Ключевое слово virtual указывает, что могут быть различные варианты
функции print() для разных производных классов, и что поиск среди
них подходящей для каждого вызова print() является задачей компиля-
тора. Тип функции описывается в базовом классе и не может перео-
писываться в производном классе. Виртуальная функция должна быть
определена для класса, в котором она описана впервые. Например:
void employee::print() {
cout << e->name << "\t" << e->department << "\n";
// ...
}
Виртуальная функция может, таким образом, использоваться даже в том
случае, когда нет производных классов от ее класса, и в производном
классе, в котором не нужен специальный вариант виртуальной функции,
ее задавать не обязательно. Просто при выводе класса соответствую-
щая функция задается в том случае, если она нужна. Например:
struct manager : employee { employee* group; short level; // ...
void print();
};
void manager::print() {
employee::print(); cout << "\tуровень" << level << "\n"; //
...
}
Функция print_employee() теперь не нужна, поскольку ее место заняли
функции члены print(), и теперь со списком служащих можно работать
так:
void f(employee* ll) {
for (; ll; ll=ll->next) ll->print();
}
Каждый служащий будет печататься в соответствии с его типом. Напри-
мер:
main() {
employee e; e.name = "Дж.Браун"; e.department = 1234; e.next
= 0;
manager m; m.name = "Дж.Смит"; e.department = 1234; m.level =
2; m.next = &e;
f(&m);
}
выдаст
Дж.Смит 1234 уровень 2
Дж.Браун 1234
Заметьте, что это будет работать даже в том случае, если f() была
написана и откомпилирована еще до того, как производный класс
manager был задуман! Очевидно, при реализации этого в каждом объек-
те класса employee сохраняется некоторая информация о типе. Занима-
емого для этого пространства (в текущей реализации) как раз хватает
для хранения указателя. Это пространство занимается только в объек-
тах классов с виртуальными функциями, а не во всех объектах классов
и даже не во всех объектах производных классов. Вы платите эту пош-
лину только за те классы, для которых описали виртуальные функции.
Вызов функции с помощью операции разрешения области видимости
::, как это делается в manager::print(), гарантирует, что механизм
виртуальных функций применяться не будет. Иначе manager::print()
подвергалось бы бесконечной рекурсии. Применение уточненного имени
имеет еще один эффект, который может оказаться полезным: если
описанная как virtual функция описана еще и как inline (в чем ниче-
го необычного нет), то там, где в вызове применяется ::, может при-
меняться inline-подстановка. Это дает программисту эффективный
способ справляться с теми важными специальными случаями, когда одна
виртуальная функция вызывает другую для того же объекта. Поскольку
тип объекта был определен при вызове первой виртуальной функции,
обычно его не надо снова динамически определять другом вызове для
того же объекта.
7.3 Альтернативные Интерфейсы
После того, как описаны средства языка, которые относятся к про-
изводным классам, обсуждение снова может вернуться к стоящим зада-
чам. В классах, которые описываются в этом разделе, основополагаю-
щая идея состоит в том, что они однажды написаны, а потом их
используют программисты, которые не могут изменить их определение.
Физически классы состоят из одного или более заголовочных файлов,
определяющих интерфейс, и одного или более файлов, определяющих ре-
ализацию. Заголовочные файлы будут помещены куда-то туда, откуда
пользователь может взять их копии с помощью директивы #include.
Файлы, определяющие реализацию, обычно компилируют и помещают в
библиотеку.
7.3.1 Интерфейс
Рассмотрим такое написание класса slist для однократно связанного
списка, с помощью которого можно создавать как однородные, так и
неоднородные списки объектов тех типов, которые еще должны быть оп-
ределены. Сначала мы определим тип ent:
typedef void* ent;
Точная сущность типа ent несущественна, но нужно, чтобы в нем мог
храниться указатель. Тогда мы определим тип slink:
class slink { friend class slist; friend class slist_iterator;
slink* next; ent e; slink(ent a, slink* p) { e=a; next=p;}
};
В одном звене может храниться один ent, и с помощью него реализу-
ется класс slist:
class slist { friend class slist_iterator;
slink* last; // last->next - голова списка public:
int insert(ent a); // добавить в голову списка int append(ent
a); // добавить в хвост списка ent get(); // вернуться и уб-
рать голову списка void clear(); // убрать все звенья
slist() { last=0; } slist(ent a) { last=new slink(a,0);
last->next=last; } ~slist() { clear(); }
};
Хотя список очевидным образом реализуется как связанный список,
реализацию можно изменить так, чтобы использовался вектор из
ent'ов, не повлияв при этом на пользователей. То есть, применение
slink'ов никак не видно в описаниях открытых функций slist'ов, а
видно только в закрытой части и определениях функций.
7.3.2 Реализация
Реализующие slist функции в основном просты. Единственная настоя-
щая сложность - что делать в случае ошибки, если, например, пользо-
ватель попытается get() что-нибудь из пустого списка. Мы обсудим
это в #7.3.4. Здесь приводятся определения членов slist. Обратите
внимание, как хранение указателя на последний элемент кругового
списка дает возможность просто реализовать оба действия append() и
insert():
int slist::insert(ent a) {
if (last) last->next = new slink(a,last->next);
else { last = new slink(a,0); last->next = last;
}
return 0;
}
int slist::append(ent a) {
if (last) last = last->next = new slink(a,last->next);
else { last = new slink(a,0); last->next = last;
}
return 0;
}
ent slist::get() {
if (last == 0) slist_handler("get fromempty list");
// взять из пустого списка
slink* f = last->next; ent r f->e; if (f == last)
last = 0; else
last->next = f->next; delete f; return f;
}
Обратите внимание, как вызывается slist_handler (его описание
можно найти в #7.3.4). Этот указатель на имя функции используется
точно так же, как если бы он был именем функции. Это является крат-
кой формой более явной записи вызова:
(*slist_handler)("get fromempty list");
И slist::clear(), наконец, удаляет из списка все элементы:
void slist::clear() {
slink* l = last; if (l == 0) return; do {
slink* ll = l; l = l->next; delete ll;
} while (l!=last);
}
Класс slist не обеспечивает способа заглянуть в список, но только
средства для вставления и удаления элементов. Однако оба класса, и
slist, и slink, описывают класс slist_iterator как друга, поэтому
мы можем описать подходящий итератор. Вот один, написанный в духе
#6.8:
class slist_iterator { slink* ce; slist* cs;
public:
slist_iterator(slist& s) { cs = &s; ce = cs->last; }
ent operator()() {
// для индикации конца итерации возвращает 0
// для всех типов не идеален, хорош для указателей
ent ret = ce ? (ce=ce->next)->e : 0; if (ce == cs->last)
ce= 0; return ret;
}
};
7.3.3 Как Этим Пользоваться
Фактически класс slist в написанном виде бесполезен. В конечном
счете, зачем можно использовать список указателей void*? Штука в
том, чтобы вывести класс из slist и получить список тех объектов,
которые представляют интерес в конкретной программе. Представим
компилятор языка вроде С++. В нем широко будут использоваться
списки имен; имя name - это нечто вроде
struct name { char* string; // ...
};
В список будут помещаться указатели на имена, а не сами объекты
имена. Это позволяет использовать небольшое информационное поле e
slist'а, и дает возможность имени находиться одновременно более чем
в одном списке. Вот определение класса nlist, который очень просто
выводится из класса slist:
#include "slist.h"
#include "name.h"
struct nlist : slist { void insert(name* a) { slist::insert(a); }
void append(name* a) { slist::append(a); } name* get() {}
nlist(name* a) : (a) {}
};
Функции нового класса или наследуются от slist непосредственно,
или ничего не делают кроме преобразования типа. Класс nlist - это
ничто иное, как альтернативный интерфейс класса slist. Так как на
самом деле тип ent есть void*, нет необходимости явно преобразовы-
вать указатели name*, которые используются в качестве фактических
параметров (#2.3.4).
Списки имен можно использовать в классе, который представляет оп-
ределение класса:
struct classdef { nlist friends; nlist constructors; nlist
destructors; nlist members; nlist operators; nlist virtuals;
// ... void add_name(name*); classdef(); ~classdef();
};
и имена могут добавляться к этим спискам приблизительно так:
void classdef::add_name(name* n) {
if (n->is_friend()) { if (find(&friends,n))
error("friend redeclared");
// friend переописан
else if (find(&members,n)) error("friend redeclared as
member");
// friend переописан как member
else friends.append(n);
}
if (n->is_operator()) operators.append(n);
// ...
}
где is_operator() и is_friend() являются функциями членами класса
name. Функцию find() можно написать так:
int find(nlist* ll, name* n) {
slist_iterator ff(*(slist*)ll); ent p; while ( p=ff() ) if
(p==n) return 1; return 0;
}
Здесь применяется явное преобразование типа, чтобы применить
slist_iterator к nlist. Более хорошее решение, сделать итератор для
nlist'ов, приведено в #7.3.5. Печатать nlist может, например, такая
функция:
void print_list(nlist* ll, char* list_name) {
slist_iterator count(*(slist*)ll); name* p; int n = 0; while
( count() ) n++; cout << list_name << "\n" << n <<
"members\n"; slist_iterator print(*(slist*)ll); while (
p=(name*)print() ) cout << p->string << "\n";
}
7.3.4 Обработка Ошибок
Есть четыре подхода к проблеме, что же делать, когда во время вы-
полнения универсальное средство вроде slist сталкивается с ошибкой
(в С++ нет никаких специальных средств языка для обработки ошибок):
[1] Возвращать недопустимое значение и позволить пользователю его
проверять
[2] Возвращать дополнительное значение состояния и разрешить
пользователю проверять его
[3] Вызывать функцию ошибок, заданную как часть класса slist или
[4] Вызывать функцию ошибок, которую предположительно предостав-
ляет пользователь.
Для небольшой программы, написанной ее единственным пользовате-
лем, нет фактически никаких особенных причин предпочесть одно из
этих решений другим. Для средства общего назначения ситуация совер-
шенно иная.
Первый подход, возвращать недопустимое значение, неосуществим.
Нет совершенно никакого способа узнать, что некоторое конкретное
значение будет недопустимым во всех применениях slist.
Второй подход, возвращать значение состояния, можно использовать
в некоторых классах (один из вариантов этого плана применяется в
стандартных потоках ввода/вывода istream и ostream; как - объясня-
ется в #8.4.2). Здесь, однако, имеется серьезная проблема, вдруг
пользователь не позаботится проверить значение состояния, если
средство не слишком часто подводит. Кроме того, средство может
использоваться в сотнях или даже тысячах мест программы. Проверка
значения в каждом месте сильно затруднит чтение программы.
Третьему подходу, предоставлять функцию ошибок, недостает гиб-
кости. Тот, кто реализует универсальное средство, не может узнать,
как пользователи захотят, чтобы обрабатывались ошибки. Например,
пользователь может предпочитать сообщения на датском или вен-
герском.
Четвертый подход, позволить пользователю задавать функцию ошибок,
имеет некоторую привлекательность при условии, что разработчик пре-
доставляет класс в виде библиотеки (#4.5), в которой содержатся
стандартные функции обработки ошибок.
Решения 3 и 4 можно сделать более гибкими (и по сути эквивалент-
ными), задав указатель на функцию, а не саму функцию. Это позволит
разработчику такого средства, как slist, предоставить функцию оши-
бок, действующую по умолчанию, и при этом программистам, которые
будут использовать списки, будет легко задать свои собственные
функции ошибок, когда нужно, и там, где нужно. Например:
typedef void (*PFC)(char*); // указатель на тип функция extern
PFC slist_handler; extern PFC set_slist_handler(PFC);
Функция set_slist_hanlder() позволяет пользователю заменить стан-
дартную функцию. Общепринятая реализация предоставляет действующую
по умолчанию функцию обработки ошибок, которая сначала пишет сооб-
щение об ошибке в cerr, после чего завершает программу с помощью
exit():
#include "slist.h"
#include
|