Язык программирования C++. Вводный курс. С для начинающих
 Скачать 5.41 Mb.
|
|
395 dimension разрешается заменить выражением: char *strl = new char[ str1en( errorTxt ) + 1 ]; Единица, прибавляемая к значению, которое возвращает strlen(), необходима для учета завершающего нулевого символа в C-строке. Отсутствие этой единицы – весьма распространенная ошибка, которую достаточно трудно обнаружить, поскольку она проявляет себя косвенно: происходит затирание какой-либо другой области программы. Почему? Большинство функций, которые обрабатывают массивы, представляющие собой С-строки символов, пробегают по элементам, пока не встретят завершающий нуль. Если в конце строки нуля нет, то возможно чтение или запись в случайную область памяти. Избежать подобных проблем позволяет класс string из стандартной библиотеки С++. Отметим, что только первое измерение массива, создаваемого с помощью оператора new, может быть задано значением, вычисляемым во время выполнения. Остальные измерения должны задаваться константами, известными во время компиляции. Например: int **pia4 = new int[ 4 ][ getDim() ]; Оператор delete для уничтожения массива имеет следующую форму: delete[] str1; Пустые квадратные скобки необходимы. Они говорят компилятору, что указатель адресует массив, а не единичный элемент. Поскольку тип str1 – указатель на char, без этих скобок компилятор не поймет, что удалять следует целый массив. Отсутствие скобок не является синтаксической ошибкой, но правильность выполнения программы не гарантируется (это особенно справедливо для массивов, которые содержат объекты классов, имеющих деструкторы, как это будет показано в разделе 14.4). Чтобы избежать проблем, связанных с управлением динамически выделяемой памятью для массивов, рекомендуется пользоваться контейнерными типами из стандартной библиотеки, такими, как vector, list или string. Они управляют памятью автоматически. (Тип string был представлен в разделе 3.4, тип vector – в разделе 3.10. Подробное описание контейнерных типов см. в главе 6.) // обычная для С++ идиома, // иногда удивляющая начинающих программистов int getDim(); // создание двумерного массива int (*pia3)[ 1024 ] = new int[ getDim() ][ 1024 ]; // правильно // ошибка: второе измерение задано не константой С++ для начинающих 396 8.4.4. Динамическое создание и уничтожение константных объектов Программист способен создать объект в хипе и запретить изменение его значения после инициализации. Этого можно достичь, объявляя объект константным. Для этого применяется следующая форма оператора new: const int *pci = new const int(1024); Константный динамический объект имеет несколько особенностей. Во-первых, он должен быть инициализирован, иначе компилятор сигнализирует об ошибке (кроме случая, когда объект принадлежит к типу класса, имеющего конструктор по умолчанию; в такой ситуации инициализатор можно опустить). Во-вторых, указатель, возвращаемый выражением new, должен адресовать константу. В предыдущем примере pci служит указателем на const int. Константность динамически созданного объекта подразумевает, что значение, полученное при инициализации, в дальнейшем не может быть изменено. Но поскольку объект динамический, временем его жизни управляет оператор delete. Например: delete pci; Хотя операнд оператора delete имеет тип указателя на const int, эта инструкция является корректной и освобождает область памяти, на которую ссылается pci. Невозможно создать динамический массив константных элементов встроенного типа потому, что, как мы отмечали выше, элементы такого массива нельзя проинициализировать в операторе new. Следующая инструкция приводит к ошибке компиляции: const int *pci = new const int[100]; // ошибка 8.4.5. Оператор размещения new А Существует третья форма оператора new, которая создает объект без отведения для него памяти, то есть в памяти, которая уже была выделена. Эту форму называют оператором размещения new. Программист указывает адрес области памяти, в которой размещается объект: new (place_address) type-specifier place_address должен быть указателем. Такая форма (она включается заголовочным файлом С++ для начинающих 397 } Результат работы программы: Оператор new сработал! Для оператора размещения new нет парного оператора delete: он не нужен, поскольку эта форма не выделяет память. В предыдущем примере необходимо освободить память, адресуемую указателем buf, а не pb. Это происходит в конце программы, когда буфер больше не нужен. Поскольку buf ссылается на символьный массив, оператор delete имеет форму delete[] buf; При уничтожении buf прекращают существование все объекты, созданные в нем. В нашем примере pb больше не ссылается на существующий объект класса Foo. Упражнение 8.5 Объясните, почему приведенные операторы new ошибочны: (d) const int *pci = new const int; Упражнение 8.6 Как бы вы уничтожили pa? #include #include FooQ(){ _val = 0; } private: int _val; }; // выделяем память, но не создаем объектов Foo char *buf = new char[ sizeof(Foo) * chunk ]; int main() { // создаем объект Foo в buf Foo *pb = new (buf) Foo; // проверим, что объект помещен в buf if ( pb.val() == 0 ) cout << " Оператор new сработал!" << endl; // здесь нельзя использовать pb delete[] buf; return 0; (a) const float *pf = new const float[100]; (b) double *pd = new doub1e[10] [getDim()]; (c) int (*pia2)[ 1024 ] = new int[ ][ 1024 ]; С++ для начинающих 398 int *pa = new arr; Упражнение 8.7 Какие из следующих операторов delete содержат потенциальные ошибки времени выполнения и почему: } Упражнение 8.8 Какие из данных объявлений auto_ptr неверны или грозят ошибками времени выполнения? Объясните каждый случай. (h) auto_ptr Упражнение 8.9 Объясните разницу между следующими инструкциями: int *pi1 = p2.release() ; Для каких случаев более приемлем тот или иной вызов? Упражнение 8.10 typedef int arr[10]; int globalObj; char buf[1000]; void f() { int *pi = &global0bj; double *pd = 0; float *pf = new float(O); int *pa = new(buf)int[20]; delete pi; // (a) delete pd; // (b) delete pf; // (c) de1ete[] pa; // (d) int ix = 1024; int *pi = & ix; int *pi2 = new int ( 2048 ); (a) auto_ptr (b) auto_ptr (c) auto_ptr (d) auto_ptr (e) auto_ptr (f) auto_ptr (9) auto_ptr С++ для начинающих 399 Пусть мы имеем: auto_ptr< string > ps( new string( "Daniel" ) ); В чем разница между этими двумя вызовами assign()?Какой их них предпочтительнее и почему? ps->assign( "Danny" ); 8.5. Определения пространства имен А По умолчанию любой объект, функция, тип или шаблон, объявленный в глобальной области видимости, также называемой областью видимости глобального пространства имен, вводит глобальную сущность. Каждая такая сущность обязана иметь уникальное имя. Например, функция и объект не могут быть одноименными, даже если они объявлены в разных исходных файлах. Таким образом, используя в своей программе некоторую библиотеку, мы должны быть уверены, что имена глобальных сущностей нашей программы не совпадают с именами из библиотеки. Это нелегко, если мы работаем с библиотеками разных производителей, где определено много глобальных имен. Собирая программу с такими библиотеками, нельзя гарантировать, что имена глобальных сущностей не будут вступать в конфликт. Обойти эту проблему, названную проблемой засорения области видимости глобального пространства имен, можно посредством очень длинных имен. Часто в качестве их префикса употребляется определенная последовательность символов. Например: void inverse( cplusplus_primer_matrix & ); Однако у этого решения есть недостаток. Программа, написанная на С++, может содержать множество глобальных классов, функций и шаблонов, видимых в любой точке кода. Работать со слишком длинными идентификаторами для программистов утомительно. Пространства имен помогают справиться с проблемой засорения более удобным способом. Автор библиотеки может задать собственное пространство и таким образом вынести используемые в библиотеке имена из глобальной области видимости: } ps.get()->assign( "Danny" ); class cplusplus_primer_matrix { ... }; namespace cplusplus_primer { class matrix { /*...*/ }; void inverse ( matrix & ); С++ для начинающих 400 cplusplus_primer является пользовательским пространством имен (в отличие от глобального пространства, которое неявно подразумевается и существует в любой программе). Каждое такое пространство представляет собой отдельную область видимости. Оно может содержать вложенные определения пространств имен, а также объявления или определения функций, объектов, шаблонов и типов. Все сущности, объявленные внутри некоторого пространства имен, называются его членами. Каждое имя в пользовательском пространстве, как и в глобальном, должно быть уникальным в пределах этого пространства. Однако в разных пользовательских пространствах могут встречаться члены с одинаковыми именами. Имя члена пространства имен автоматически дополняется, или квалифицируется, именем этого пространства. Например, имя класса matrix, объявленное в пространстве cplusplus_primer , становится cplusplus_primer::matrix, а имя функции inverse() превращается в cplusplus_primer::inverse(). Члены cplusplus_primer могут использоваться в программе с помощью спецификации имени: } Если в другом пользовательском пространстве имен (скажем, DisneyFeatureAnimation) также существует класс matrix и функция inverse() и мы хотим использовать этот класс вместо объявленного в пространстве cplusplus_primer, то функцию func() нужно модифицировать следующим образом: } Конечно, каждый раз указывать специфицированные имена типа namespace_name::member_name неудобно. Поэтому существуют механизмы, позволяющие облегчить использование пространств имен в программах. Это псевдонимы пространств имен, using-объявления и using-директивы. (Мы рассмотрим их в разделе 8.6.) void func( cplusplus_primer::matrix &m ) { // ... cplusplus_primer::inverse(m); return m; void func( DisneyFeatureAnimation::matrix &m ) { // ... DisneyFeatureAnimation::inverse(m); return m; С++ для начинающих 401 8.5.1. Определения пространства имен Определение пользовательского пространства имен начинается с ключевого слова namespace , за которым следует идентификатор. Он должен быть уникальным в той области видимости, в которой определяется данное пространство; наличие другой сущности с тем же именем является ошибкой. Конечно, это не означает, что проблема засорения глобального пространства решена полностью, но существенно помогает в ее решении. За идентификатором пространства имен следует блок в фигурных скобках, содержащий различные объявления. Любое объявление, допустимое в области видимости глобального пространства, может встречаться и в пользовательском: классы, переменные (вместе с инициализацией), функции (вместе со своими определениями), шаблоны. Помещая объявление в пользовательское пространство, мы не меняем его семантики. Единственное отличие состоит в том, что имена, вводимые такими объявлениями, включают в себя имя пространства, внутри которого они объявлены. Например: } Именем класса, объявленного в пространстве cplusplus_primer, будет cplusplus_primer::matrix Именем функции cplusplus_primer::inverse() Именем константы cplusplus_primer::pi Имя класса, функции или константы расширяется именем пространства, в котором они объявлены. Такие имена называют квалифицированными. Определение пространства имен не обязательно должно быть непрерывным. Например, предыдущее пространство могло быть определено таким образом: namespace cplusplus_primer { class matrix { /* ... */ }; void inverse ( matrix & ); matrix operator+ ( const matrix &ml, const matrix &m2 ) {/* ... */ } const double pi = 3.1416; С++ для начинающих 402 } Два приведенных примера эквивалентны: оба задают пространство имен cplusplus_primer , содержащее класс matrix, функцию inverse(), константу pi и operator+() . Определение пространства имен может состоять из нескольких соединенных частей. Последовательность namespace namespace_name { задает новое пространство, если имя namespace_name не совпадает с одним из ранее объявленных. В противном случае новые объявления добавляются в старое пространство. Возможность разбить пространство имен на несколько частей помогает при организации библиотеки. Ее исходный код легко разделить на интерфейсную часть и реализацию. Например: } Первая часть пространства имен содержит объявления и определения, служащие интерфейсом библиотеки: определения типов, констант, объявления функций. Во второй части находятся детали реализации, то есть определения функций. Еще более полезной для организации исходного кода библиотеки является возможность разделить определение одного пространства имен на несколько файлов: эти определения также объединяются. Наша библиотека может быть устроена следующим образом: namespace cplusplus_primer { class matrix { /* ... */ }; const double pi = 3.1416; } namespace cplusplus_primer { void inverse ( matrix & ); matrix operator+ ( const matrix &ml, const matrix &m2 ) {/* ... */ } // Эта часть пространства имен // определяет интерфейс библиотеки namespace cplusplus_primer { class matrix { /* ... */ }; const double pi = 3.1416; matrix operator+ ( const matrix &ml, const matrix &m2 ); void inverse ( matrix & ); } // Эта часть пространства имен // определяет реализацию библиотеки namespace cplusplus_primer { void inverse ( matrix &m ) { /* ... */ } matrix operator+ ( const matrix &ml, const matrix &m2 ) { /* ... */ } С++ для начинающих 403 } Программа, использующая эту библиотеку, выглядит так: } Подобная организация программы обеспечивает модульность библиотеки, необходимую для сокрытия реализации от пользователей, в то же время позволяя без ошибок скомпилировать и связать файлы primer.C и user.C в одну программу. 8.5.2. Оператор разрешения области видимости Имя члена пользовательского пространства дополняется поставленным спереди именем этого пространства и оператором разрешения области видимости (::). Использование неквалифицированного члена, например matrix, является ошибкой. Компилятор не знает, к какому объявлению относится это имя: void func( matrix &m ); Объявление члена пространства имен скрыто в своем пространстве. Если мы не укажем компилятору, где именно искать объявление, он произведет поиск только в текущей области видимости и в областях, включающих текущую. Допустим, если переписать предыдущую программу так: // ---- primer.h ---- namespace cplusplus_primer { class matrix { /*... */ }; const double pi = 3.1416; matrix operator+ ( const matrix &m1, const matrix &m2 ); void inverse( matrix & ); } // ---- primer.C ---- #include "primer.h" namespace cplusplus_primer { void inverse( matrix &m ) { /* ... */ } matrix operator+ ( const matrix &m1, const matrix &m2 ) { /* ... */ } // ---- user.C ---- // определение интерфейса библиотеки #include "primer.h" void func( cplusplus_primer::matrix &m ) { //... cplusplus_primer: :inverse( m ); return m; // определение интерфейса библиотеки #include "primer.h" // ошибка: нет объявления для matrix С++ для начинающих 404 void func( matrix &m ); то определение класса matrix компилятор находит в глобальной области видимости и программа компилируется без ошибок. Поскольку объявление matrix как члена пространства имен cplusplus_primer скрыто в этом пространстве, оно не конфликтует с классом, объявленным в глобальной области видимости. Именно поэтому мы говорим, что пространства имен решают проблему засорения глобального пространства: имена их членов невидимы, если имя пространства не указано явно, с помощью оператора разрешения области видимости. Существуют и другие механизмы, позволяющие сделать объявление члена пространства имен видимым вне его. Это using-объявления и using-директивы. Мы рассмотрим их в следующем разделе. Отметим, что оператор области видимости может быть использован и для того, чтобы сослаться на элемент глобального пространства имен. Поскольку это пространство не имеет имени, запись ::member_name относится к его элементу. Такой способ полезен для указания членов глобального пространства, если их имена оказываются скрыты именами, объявленными во вложенных локальных областях видимости. Следующий пример демонстрирует использование оператора области видимости для обращения к скрытому члену глобального пространства имен. Функция вычисляет последовательность чисел Фибоначчи. В программе два определения переменной max. Глобальная переменная указывает максимальное значение элемента последовательности, при превышении которого вычисление прекращается, а локальная – желаемую длину последовательности при данном вызове функции. (Напоминаем, что параметры функции относятся к ее локальной области видимости.) Внутри функции должны быть доступны обе переменных. Однако неквалифицированное имя max ссылается на локальное объявление этой переменной. Чтобы получить глобальную переменную, нужно использовать оператор разрешения области видимости ::max. Вот текст программы: // определение интерфейса библиотеки #include "primer.h" class matrix { /* пользовательское определение */ }; // правильно: глобальный тип matrix найден |