Язык программирования C Пятое издание
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
Упражнение 7.34. Что произойдет, если поместить определение типа pos в последнюю строку класса Screen? Упражнение 7.35. Объясните код, приведенный ниже. Укажите, какое из определений, Type или initVal, будет использовано для каждого из имен. Если здесь есть ошибки, найдите и исправьте их. typedef string Type; Type initVal(); class Exercise { public: typedef double Type; Page 369/1103 Type setVal(Type); Type initVal(); private: int val; }; Type Exercise::setVal(Type parm) { val = parm + initVal(); return val; } 7.5. Снова о конструкторах Конструкторы — ключевая часть любого класса С++. Основы конструкторов рассматривались в разделе 7.1.4, а в этом разделе описаны некоторые из дополнительных возможностей конструкторов и подробности материала, приведенного ранее. 7.5.1. Список инициализации конструктора Когда определяются переменные, они, как правило, инициализируются сразу, а не определяются и присваиваются впоследствии: string foo = "Hello World!"; // определить и инициализировать string bar; // инициализация по умолчанию пустой строкой bar = "Hello World!"; // присвоение нового значения переменной bar Аналогичное различие между инициализацией и присвоением относится к переменным-членам объектов. Если не инициализировать переменную-член явно в списке инициализации конструктора, она инициализируется значением по умолчанию прежде, чем выполнится тело конструктора. Например: // допустимый, но не самый лучший способ создания конструктора // Page 370/1103 класса Sales_data: нет инициализатора конструктора Sales_data::Sales_data(const string &s, unsigned cnt, double price) { bookNo = s; units_sold = cnt; revenue = cnt * price; } Эта версия и исходное определение в разделе 7.1.4 дают одинаковый результат: по завершении конструктора переменные-члены содержат те же значения. Различие в том, что исходная версия инициализирует свои переменные-члены, тогда как эта версия присваивает значения им. Насколько существенно это различие, зависит от типа переменной-члена.Иногда применение списка инициализации конструктора неизбежно Зачастую, но не всегда , можно игнорировать различие между инициализацией и присвоением значения переменной-члену. Переменные-члены, являющиеся константой или ссылкой, должны быть инициализированы. Аналогично члены класса, для типа которых не определен стандартный конструктор, также следует инициализировать. Например: class ConstRef { public: ConstRef(int ii); private: int i; const int ci; int &ri; }; Переменные-члены ci и ri следует инициализировать как любой другой константный объект или ссылку. В результате отсутствие инициализатора конструктора для этих членов будет ошибкой: // ошибка: ci и ri должны быть инициализированы ConstRef::ConstRef(int ii) { // присвоения: i = ii; // ok Page 371/1103 ci = ii; // ошибка: нельзя присвоить значение константе ri = i; // ошибка: ri никогда не будет инициализирована } К тому времени, когда начинает выполняться тело конструктора, инициализация уже завершена. Единственный шанс инициализировать константу или ссылочную переменную-член — в инициализаторе конструктора. Вот правильный способ написания этого конструктора: // ok: явная инициализация констант и ссылок ConstRef::ConstRef(int ii) : i(ii), ci (ii), ri(i) { } Для предоставления значений переменным-членам, являющимся константой, ссылкой или классом, у которого нет стандартного конструктора, использование списка инициализации конструктора неизбежно .Совет. Используйте списки инициализации конструктора Во многих классах различие между инициализацией и присвоением связано исключительно с вопросом эффективности: зачем инициализировать переменную-член и присваивать ей значение, когда ее достаточно просто инициализировать. Однако важней эффективности тот факт, что некоторые переменные-члены обязательно должны быть инициализированы. При стандартном использовании инициализаторов конструктора можно избежать неожиданных ошибок компиляции, когда класс обладает членом, требующим наличия списка инициализации. Порядок инициализации переменных-членов класса Нет ничего удивительного в том, что каждая переменная-член присутствует в списке инициализации конструктора только один раз. В конце концов, зачем переменной-члену два исходных значения? Но что на самом деле неожиданно, так это то, что список инициализации конструктора задает только значения, используемые для инициализации переменных-членов, но не определяет порядок, в котором осуществляется инициализация. Порядок инициализации переменных-членов задает их расположение при определении. Порядок расположения инициализаторов в списке инициализации конструктора не влияет на порядок инициализации. Порядок инициализации зачастую не имеет значения. Но если одна из переменных-членов инициализируется с учетом значения другой, порядок их инициализации критически важен. В качестве примера рассмотрим следующий класс: class X { int i; Page 372/1103 int j; public: // ошибка: i инициализируется прежде j X(int val) : j(val), i(j) { } }; В данном случае список инициализации конструктора написан так, чтобы инициализировать переменную-член j значением val, а затем использовать переменную-член j для инициализации переменной-члена i. Но переменная-член i инициализируется первой. В результате попытка инициализации переменной-члена i осуществляется в момент, когда переменная-член j еще не имеет значения! Некоторые компиляторы достаточно интеллектуальны, чтобы распознать опасность и выдать предупреждение о том, что переменные-члены в списке инициализации конструктора расположены в порядке, отличном от порядка их объявления. Элементы списка инициализации конструктора имеет смысл располагать в том же порядке, в котором объявлены переменные-члены. Кроме того, старайтесь по возможности избегать применения одних переменных-членов для инициализации других. Вообще, можно достаточно просто избежать любых проблем, связанных с порядком выполнения инициализации. Достаточно использовать параметры конструктора вместо переменных-членов объекта. Конструктор класса X, например, лучше было бы написать следующим образом: X(int val) : i(val), j(val) { } В этой версии порядок инициализации переменных-членов i и j не имеет значения. Аргументы по умолчанию и конструкторы Действие стандартного конструктора класса Sales_data подобно конструктору, получающему один строковый аргумент. Единственное отличие в том, что конструктор, получающий строковый аргумент, использует его для инициализации переменной-члена bookNo. Стандартный конструктор (неявно) использует стандартный конструктор типа string для инициализации переменной bookNo. Эти конструкторы можно переписать как единый конструктор с аргументом по умолчанию (см. раздел 6.5.1): class Sales_data { public: // определить стандартный конструктор как получающий строковый // аргумент Sales_data(std::string s = ""): bookNo(s) { } // Page 373/1103 остальные конструкторы без изменений Sales_data(std::string s, unsigned cnt, double rev): bookNo(s), units_sold(cnt), revenue(rev*cnt) { } Sales_data(std::istream &is) { read(is, *this); } // остальные члены, как прежде }; Эта версия класса предоставляет тот же интерфейс, что и исходный из раздела 7.1.4. Обе версии создают тот же объект, когда никаких аргументов не предоставлено или когда предоставлен один строковый аргумент. Поскольку этот конструктор можно вызвать без аргументов, он считается стандартным конструктором класса. Конструктор, предоставляющий аргументы по умолчанию для всех своих параметров, также считается стандартным конструктором. Следует заметить, что, вероятно, не нужно использовать аргументы по умолчанию с конструктором Sales_data(), который получает три аргумента. Если пользователь предоставляет не нулевое количество проданных книг, следует также гарантировать, что пользователь предоставит и цену, по которой они были проданы. Упражнения раздела 7.5.1 Упражнение 7.36. Следующий инициализатор ошибочен. Найдите и исправьте ошибку. struct X { X(int i, int j): base(i), rem(base % j) { } int rem, base; }; Упражнение 7.37. Используя версию класса Sales_data из этого раздела, определите, какой конструктор используется для инициализации каждой из следующих переменных, а также перечислите значения переменных-членов в каждом объекте: Sales_data first_item(cin); int main() { Sales_data next; Sales_data last("9-999-99999-9"); } Упражнение 7.38. Конструктору, получающему аргумент типа istream&, можно предоставить объект cin как аргумент по умолчанию. Напишите объявление конструктора, использующего объект cin как аргумент по умолчанию. Упражнение 7.39. Допустимо ли для конструктора, получающего строку, и конструктора, получающего тип istream&, иметь аргументы по умолчанию? Если нет, то почему? Page 374/1103 Упражнение 7.40. Выберите одну из следующих абстракций (или абстракцию по собственному выбору). Определите, какие данные необходимы в классе. Предоставьте соответствующий набор конструкторов. Объясните свои решения. (a) Book (b) Date (с) Employee (d) Vehicle (e) Object (f) Tree 7.5.2. Делегирующий конструктор Новый стандарт расширяет использование списков инициализации конструктора, позволяя определять так называемые делегирующие конструкторы (delegating constructor). Делегирующий конструктор использует для инициализации другой конструктор своего класса. Он "делегирует" некоторые (или все) свои задачи другому конструктору. Подобно любому другому конструктору, делегирующий конструктор имеет список инициализации переменных-членов и тело функции. Список инициализации делегирующего конструктора содержит элемент, являющийся именем самого класса. Подобно другим инициализаторам переменных-членов класса, имя класса сопровождается заключенным в скобки списком аргументов. Список аргументов должен соответствовать другому конструктору в классе. В качестве примера перепишем класс Sales_data так, чтобы использовать делегирующие конструкторы следующим образом: class Sales_data { public: // неделегирующий конструктор инициализирует члены из соответствующих // аргументов Sales_data(std::string s, unsigned cnt, double price): bookNo(s), units_sold(cnt), revenue(cnt*price) { } // все другие конструкторы делегируют к другому конструктору Sales_data(): Sales_data("", 0, 0) {} Sales_data(std::string s): Sales_data(s, 0, 0) {} Sales_data(std::istream &is): Sales_data() { read(is, *this); } // Page 375/1103 другие члены как прежде } В этой версии класса Sales_data все конструкторы, кроме одного, делегируют свою работу. Первый конструктор получает три аргумента и использует их для инициализации переменных-членов, но ничего другого не делает. В этой версии класса определен стандартный конструктор, использующий для инициализации конструктор на три аргумента. Он также не делает ничего, поэтому его тело пусто. Конструктор, получающий строку, также делегирует работу версии на три аргумента. Конструктор, получающий объект istream&, также делегирует свои действия. Он делегирует их стандартному конструктору, который в свою очередь делегирует их конструктору на три аргумента. Как только эти конструкторы заканчивают свою работу, запускается тело конструктора с аргументом istream&. Оно вызывает функцию read() для чтения данных из потока istream. Когда конструктор делегирует работу другому конструктору, список инициализации и тело делегированного конструктора выполняются оба. В классе Sales_data тела делегируемых конструкторов пусты. Если бы тела конструкторов содержали код, то он выполнялся бы прежде, чем управление возвратилось бы к телу делегирующего конструктора. Упражнения раздела 7.5.2 Упражнение 7.41. Перепишите собственную версию класса Sales_data, чтобы использовать делегирующие конструкторы. Добавьте в тело каждого конструктора оператор, выводящий сообщение всякий раз, когда он выполняется. Напишите объявления для создания объекта класса Sales_data любыми возможными способами. Изучите вывод и удостоверьтесь, что понимаете порядок выполнения делегирующих конструкторов. Упражнение 7.42. Вернитесь к классу, написанному для упражнения 7.40 в разделе 7.5.1, и решите, может ли какой-нибудь из его конструкторов использовать делегирование. Если да, то напишите делегирующий конструктор (конструкторы) для своего класса. В противном случае рассмотрите список абстракций и выберите ту, которая, по вашему, использовала бы делегирующий конструктор. Напишите определение класса для этой абстракции. 7.5.3. Роль стандартного конструктора Стандартный конструктор автоматически используется всякий раз, когда объект инициализируется по умолчанию. Инициализация по умолчанию осуществляется в следующем случае. • При определении нестатических переменных (см. раздел 2.2.1) или массивов (см. раздел 3.5.1) в области видимости блока без инициализаторов. • Когда класс, который сам обладает членами типа класса, использует синтезируемый стандартный конструктор (см. раздел 7.1.4). • Когда переменные-члены типа класса не инициализируются явно в списке инициализации конструктора (см. раздел 7.1.4). Инициализация значением по умолчанию осуществляется в следующем случае. • Во время инициализации массива, когда предоставляется меньше инициализаторов, чем Page 376/1103 элементов массива (см. раздел 3.5.1). • При определении локального статического объекта без инициализатора (см. раздел 6.1.1). • Когда явно запрашивается инициализация значением по умолчанию в форме выражения Т(), где T — это имя типа. (Конструктор вектора, получающий один аргумент, чтобы определить размер вектора (см. раздел 3.3.1), использует аргумент этого вида для инициализации значением по умолчанию своего элемента.) Чтобы использоваться в этих контекстах, у классов должен быть стандартный конструктор. Большинство этих контекстов должно быть вполне очевидным. Однако значительно менее очевидным может быть влияние на классы, у которых есть переменные-члены без стандартного конструктора: class NoDefault { public: NoDefault(const std::string&); // далее дополнительные члены, но нет других конструкторов }; struct А { // my_mem является открытой по умолчанию; см. раздел 1.2 NoDefault my_mem; }; А а; // ошибка: невозможен синтезируемый конструктор для А struct В { В() {} // ошибка: нет инициализатора для b_member NoDefault b_member; }; На практике почти всегда имеет смысл предоставлять стандартный конструктор, если определены другие конструкторы. Применение стандартного конструктора Следующее объявление объекта obj компилируется без проблем. Но при попытке его использования компилятор жалуется на невозможность применения к функции синтаксиса доступа к члену. Sales_data obj(); // ok: но определена функция, а не объект Page 377/1103 if (obj.isbn() == Primer_5th_ed.isbn()) // ошибка: obj - функция Проблема в том, что, несмотря на намерение объявить инициализированный значением по умолчанию объект obj, фактически была объявлена функция без параметров, возвращающая объект типа Sales_data. Чтобы правильно определить объект, использующий стандартный конструктор для инициализации, следует убрать пустые круглые скобки: // ok: obj - объект, инициализированный значением по умолчанию Sales_data obj; Распространенной ошибкой среди новичков в С++ является объявление объекта, инициализированного стандартным конструктором, следующим образом: Sales_data obj(); // упс! Это объявление функции, а не создание объекта Sales_data obj2; // ok: obj2 - это объект, а не функция Упражнения раздела 7.5.3 Упражнение 7.43. Предположим, имеется класс NoDefault, у которого есть конструктор, получающий параметр типа int, но нет стандартного конструктора. Определите класс С, у которого есть переменная-член типа NoDefault. Определите стандартный конструктор для класса С. Упражнение 7.44. Допустимо ли следующее объявление? Если нет, то почему? vector<NoDefault> vec(10); Упражнение 7.45. Определите вектор, содержащий объекты типа С из предыдущего упражнения? Упражнение 7.46. Которое из следующих утверждений, если таковое имеется, ложно? Почему? (a) Класс должен предоставить по крайней мере один конструктор. (b) Стандартный конструктор — это конструктор с пустым списком параметров. (c) Если для класса не нужно никаких значений по умолчанию, то класс не должен предоставлять стандартный конструктор. (d) Если класс не определяет стандартный конструктор, компилятор сам создает конструктор, который инициализирует каждую переменную-член значением по умолчанию соответствующего типа. 7.5.4. Неявное преобразование типов класса Page 378/1103 Как упоминалось в разделе 4.11, язык С++ автоматически осуществляет преобразование некоторых встроенных типов. Обращалось также внимание на то, что классы тоже могут определять неявные преобразования. Каждый конструктор, который может быть вызван с одним аргументом, определяет неявное преобразование в тип класса. Такие конструкторы иногда упоминают как конструкторы преобразования (converting constructor). Определение преобразования из типа класса в другой тип рассматривается в разделе 14.9. Конструктор, который может быть вызван с одиночным аргументом, вполне позволяет определить неявное преобразование из типа параметра в тип класса. Конструкторы класса Sales_data, получающие строку и объект класса istream, оба определяют неявные преобразования из этих типов в тип Sales_data. Таким образом, можно использовать тип string или istream там, где ожидается объект типа Sales_data: string null_book = "9-999-99999-9"; // создает временный объект типа Sales_data // с units_sold и revenue равными 0 и bookNo равным null_book item.combine(null_book); Здесь происходит вызов функции-члена combine() класса Sales_data со строковым аргументом. Этот вызов совершенно корректен; компилятор автоматически создаст объект класса Sales_data из данной строки. Этот вновь созданный (временный) объект класса Sales_data передается функции combine(). Поскольку параметр функции combine() является ссылкой на константу, этому параметру можно передать временный объект. Допустимо только одно преобразование типов класса В разделе 4.11.2 обращалось внимание на то, что компилятор автоматически применит только одно преобразование типов класса. Например, следующий код ошибочен, поскольку он неявно использует два преобразования: // ошибка: требует двух пользовательских преобразований: // (1) преобразование "9-999-99999-9" в string // (2) преобразование временной строки в Sales_data item.combine("9-999-99999-9"); Если данный вызов необходим, это можно сделать при явном преобразовании символьной строки в объект класса string или в объект класса Sales_data: Page 379/1103 // ok: явное преобразование в string, // неявное преобразование в Sales_data item.combine(string("9-999-99999-9")); // ok: неявное преобразование в string, // явное преобразование в Sales_data item.combine(Sales_data("9-999-99999-9")); Преобразования типов класса не всегда полезны Желательно ли преобразование типа string в Sales_data, зависит от конкретных обстоятельств. В данном случае это хорошая идея. Строка в переменной null_book, вероятнее всего, соответствует несуществующему ISBN. Преобразование из istream в Sales_data более проблематично: // использует конструктор istream при создании объекта для передачи // функции combine item.combine(cin); Этот код неявно преобразует объект cin в объект класса Sales_item. Это преобразование осуществляет тот конструктор класса Sales_data, который получает тип istream. Этот конструктор создает (временный) объект класса Sales_data при чтении со стандартного устройства ввода. Затем этот объект передается функции same_isbn(). Этот объект класса Sales_item временный (см. раздел 2.4.1). По завершении функции combine() никакого доступа к нему не будет. Фактически создается объект, удаляющийся после того, как его значение добавляется в объект item. Предотвращение неявных преобразований, осуществляемых конструктором Чтобы предотвратить использование конструктора в контексте, который требует неявного преобразования, достаточно объявить его явным (explicit constructor) с использованием ключевого слова explicit: class Sales_data { public: Sales_data() = default; Sales_data(const std::string &s, unsigned n, double p): Page 380/1103 bookNo(s), units_sold(n), revenue (p*n) { } explicit Sales_data(const std::string &s): bookNo(s) { } explicit Sales_data(std::istream&); // остальные члены, как прежде }; Теперь ни один из конструкторов не применим для неявного создания объектов класса Sales_data. Ни один из предыдущих способов применения теперь не сработает: item.combine(null_book); // ошибка: конструктор string теперь явный item.combine(cin); // ошибка: конструктор istream теперь явный Ключевое слово explicit имеет значение только для тех конструкторов, которые могут быть вызваны с одним аргументом. Конструкторы, требующие большего количества аргументов, не используются для неявного преобразования, поэтому нет никакой необходимости определять их как explicit. Ключевое слово explicit используется только в объявлениях конструкторов в классе. В определении вне тела класса его не повторяют. // ошибка: ключевое слово explicit допустимо только для // объявлений конструкторов в заголовке класса explicit Sales_data::Sales_data(istream& is) { read(is, *this); } Явные конструкторы применяются только для прямой инициализации Одним из контекстов, в котором происходит неявное преобразования, является использование формы инициализации копированием (со знаком =) (см. раздел 3.2.1). С этой формой инициализации нельзя использовать явный конструктор; придется использовать прямую инициализацию: Sales_data item1(null_book); // ok: прямая инициализация // ошибка: с явным конструктором нельзя использовать форму // инициализации копированием Sales_data item2 = null_book; Page 381/1103 Явный конструктор применим только с прямой формой инициализации (см. раздел 3.2.1). Кроме того, компилятор не будет использовать этот конструктор в автоматическом преобразовании.Применение явных конструкторов для преобразований Хотя компилятор не будет использовать явный конструктор для неявного преобразования, его можно использовать для преобразования явно: // ok: аргумент - явно созданный объект класса Sales_data item.combine(Sales_data(null_book)); // ok: static_cast может использовать явный конструктор item.combine(static_cast<Sales_data>(cin)); В первом вызове конструктор Sales_data() используется непосредственно. Этот вызов создает временный объект класса Sales_data, используя конструктор Sales_data(), получающий строку. Во втором вызове используется оператор static_cast (см. раздел 4.11.3) для выполнения явного, а не неявного преобразования. В этом вызове оператор static_cast использует для создания временного объекта класса Sales_data конструктор с параметром типа istream. Библиотечные классы с явными конструкторами У некоторых библиотечных классов, включая уже использованные ранее, есть конструкторы с одним параметром. • Конструктор класса string, получающий один параметр типа const char* (см. раздел 3.2.1), не является явным. • Конструктор класса vector, получающий размер вектора (см. раздел 3.3.1), является явным. Упражнения раздела 7.5.4 Упражнение 7.47. Объясните, должен ли быть явным конструктор Sales_data(), получающий строку. Каковы преимущества объявления конструктора явным? Каковы недостатки? Упражнение 7.48. С учетом того, что конструктор Sales_data() не является явным, какие операции происходят во время следующих определений: string null_isbn("9-999-99999-9"); Sales_data item1(null_isbn); Sales_data item2("9-999-99999-9"); |