Построение Производного Класса
Рассмотрим построение программы, которая имеет дело с людьми, служащими в некоторой фирме. Структура данных в этой программе может быть например такой:
struct employee { // служащий
char* name; // имя
short age; // возраст
short department; // подразделение
int salary; //
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 является указателем на служащего (employee*), поэтому просто использовать один там, где требуется другой, нельзя. В частности, нельзя поместить менеджера в список служащих, не написав для этого специальную программу. 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. Например:
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 использоваться как employee*. Однако служащий необязательно является менеджером, поэтому использовать employee* как manager* нельзя.
Функции Члены
Просто структуры данных вроде employee и manager на самом деле не столь интересны и часто не особенно полезны, поэтому рассмотрим, как добавить к ним 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 производного 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 своего 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 является 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 вариант: что функция член могла бы обращаться к закрытым членам своего базового класса. Возможность, позволяющая программисту получать доступ к закрытой части класса просто с помощью вывода из него другого класса, лишила бы понятие закрытого члена всякого смысла. Более 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 наличие 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 переопределена в manager. Такое повторное использование имен типично. Неосторожный мог бы написать так:
void manager::print()
{
print(); // печатает информацию о служащем
// ... // печатает информацию о менеджере
}
и обнаружить, что программа после вызова manager::print() неожиданно попадает в последовательность рекурсивных вызовов.
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 умолчанию является public базовым классом. То есть,
struct D : B { ...
означает
class D : public B { public: ...
Отсюда следует, что если вы не сочли полезным то скрытие данных, которое дают class, public и friend, вы можете просто не использовать эти ключевые слова и придерживаться struct. Такие средства языка, как функции члены, конструкторы и перегрузка операций, не зависят от механизма скрытия данных.
Можно также объявить некоторые, но не все, открытые $ члены базового 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 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.
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 преобразование, 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. Обратное неверно.
Будь base закрытым базовым классом класса derived, неявное преобразование derived* в base* не делалось бы. Неявное преобразование не может в этом случае быть выполнено, потому что к открытому члкну класса base можно обращаться через указатель на base, но нельзя через 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 преобразования может создать адские условия для невинных жертв, которые эксплуатируют программу, где 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.
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 более общей структуры. Например:
class temporary { ... };
class employee { ... };
class secretary : employee { ... };
// не C++:
class temporary_secretary : temporary : secretary { ... };
class consultant : temporary : employee { ... };
И этот факт вызывает сожаление, потому что направленный ациклический граф производных классов был бы очень полезен. Такие структуры описать нельзя, но можно смоделировать с помощью членов соответствующий 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 специальной программы. Однако во многих полезных программах этот метод успешно используется.
Конструкторы и Деструкторы
Для некоторых производных классов нужны конструкторы. Если у базового 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 определении 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 базовый.
Поля Типа
Чтобы использовать производные классы не просто как удобную сокращенную 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 просматривать функции; и
[3] Использовать виртуальные функции (#7.2.8). Обыкновенно указатели 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 (указателей на объекты) нескольких различных типов. Решение 3 - это специальный вариант решения 2, безопасный относительно типа.
Давайте сначала исследуем простое решение с помощью поля типа, то есть решение 2. Пример со служащими и менеджерами можно было бы переопределить так:
enum empl_type { M, E };
struct employee {
empl_type type;
employee* next;
char* name;
short department;
// ...
};
struct manager : employee {
employee* group;
short level; // уровень
};
Имея это, мы можем теперь написать функцию, которая печатает информацию 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 неконтролируемым компилятором образом зависит от того, как программист работает 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 программы, особенно написанной другим человеком, очень трудно избежать и того, и другого. Часто от этих сложностей становится труднее уберечься из-за того, что функции вроде print() часто бывают организованы так, чтобы пользоваться общность 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 << " уровень " << p->level << "\n";
// ...
}
}
Отыскание всех таких операторов if, скрытых внутри большой функции, которая работает с большим числом производных классов, может оказаться сложной задачей, и даже когда все они найдены, бывает нелегко понять, что же в них делается.
Виртуальные Функции
Виртуальные функции преодолевают сложности решения с помощью полей 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 компилятора. Тип функции описывается в базовом классе и не может переписываться 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 соответствующая 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. Например:
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 объекте класса employee сохраняется некоторая информация о типе. Занимаемого для этого пространства (в текущей реализации) как раз хватает для хранения указателя. Это пространство занимается только в объектах классов с виртуальными функциями, а не во всех объектах классов и даже не во всех объектах производных классов. Вы платите эту пошлину 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 ничего необычного нет), то там, где в вызове применяется :: может применяться 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.
Альтернативные Интерфейсы
| 7.3.1 Интерфейс | |
| 7.3.2 Реализация | |
| 7.3.3 Как Этим Пользоваться | |
| 7.3.4 Обработка Ошибок | |
| 7.3.5 Обобщенные Классы | |
| 7.3.6 Ограниченные Интерфейсы |
После того, как описаны средства языка, которые относятся к производным классам, обсуждение снова может вернуться к стоящим задачам. В классах, которые описываются в этом разделе, основополагающая 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 реализацию. 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.
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 определены. 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 реализуется 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 убрать 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.
Реализация
Реализующие slist функции в основном просты. Единственная настоящая сложность - что делать в случае ошибки, если, например, пользователь 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 краткой 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;
}
};
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 C++. В нем широко будут использоваться списки имен; имя - 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 преобразовывать указатели name*, которые используются в качестве фактических параметров (#2.3.4).
Списки имен можно использовать в классе, который представляет определение 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");
else if (find(&members,n))
error("friend redeclared as member");
else
friends.append(n);
}
if (n->is_operator()) operators.append(n);
// ...
}
где is_iterator() и is_friend() являются функциями членами класса name. Фукнцию 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";
}
Обработка Ошибок
Есть четыре подхода к проблеме, что же делать, когда во время выполнения общецелевое средство вроде slist сталкивается с ошибкой (в C++ нет никаких специальных средств языка для обработке 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 предоставляет пользователь.
Для небольшой программы, написанной ее единственным пользователем, нет фактически никаких особенных причин предпочесть одно из этих решений другим. Для средства общего назначения ситуация совершенно 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 - объясняется 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 гибкости. Тот, кто реализует общецелевое средство, не может узнать, как пользователи захотят, чтобы обрабатывались ошибки. Например, пользователь может предпочитать сообщения на датском или венгерском.
Четвертый подход, позволить пользователю задавать функцию ошибок, имеет некоторую привлекательность при условии, что разработчик предоставляет класс в виде библиотеки (#4.5), в которой содержатся стандартные функции обработки ошибок. Решения 3 и 4 можно сделать более гибкими (и по сути эквивалентными), задав указатель на функцию, а не саму функцию. Это позволит разработчику такого средства, как slist, предоставить функцию ошибок, действующую по умолчанию, и при этом программистам, которые будут использовать списки, будет легко задать свои собственные функции ошибок, если 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 стандартную функцию. Общепринятая реализация предоставляет действующую по умолчанию функцию обработки ошибок, которая сначала пишет сообщение об ошибке в cerr, после чего завершает программу с помощью exit():
#include "slist.h"
#include
void default_error(char* s)
{
cerr << s << "\n";
exit(1);
}
Она описывает также указатель на функцию ошибок и, для удобства записи, функцию для ее установки:
PFC slist_handler = default_error;
PFC set_slist_handler(PFC handler);
{
PFC rr = slist_handler;
slist_handler = handler;
return rr;
}
Обратите внимание, как set_slist_hanlder() возвращает предыдущий slist_hanlder(). Это делает удобным установку и переустановку обработчиков ошибок на манер стека. Это может быть в основном полезным в больших программах, в которых slist может использоваться в нескольких разных ситуациях, в каждой из которых могут, таким образом, задаваться свои собственные подпрограммы обработки ошибок. Например:
{
PFC old = set_slist_handler(my_handler);
// код, в котором в случае ошибок в slist
// будет использоваться мой обработчик my_handler
set_slist_handler(old); // восстановление
}
Чтобы сделать управление более изящным, slist_hanlder мог бы быть сделан членом класса slist, что позволило бы различным спискам иметь одновременно разные обработчики.
Обобщенные Классы
Очевидно, можно было бы определить списки других типов (classdef*, int, char* и т.д.) точно так же, как был определен класс nlist: простым выводом из класса slist. Процесс определения таких новых типов утомителен (и потому чреват ошибками), но с помощью макросов его можно "механизировать". К сожалению, если пользоваться стандартным C препроцессором (#4.7 и #с.11.1), это тоже может оказаться тягостным. Однако полученными в результате макросами пользоваться довольно просто.
Вот пример того, как обобщенный (generic) класс slist, названный gslist, может быть задан как макрос. Сначала для написания такого рода макросов включаются некоторые инструменты из :
#include "slist.h"
#ifndef GENERICH
#include
#endif
Обратите внимание на использование #ifndef для того, чтобы гарантировать, что в одной компиляции не будет включен дважды. GENERICH определен в .
После этого с помощью name2(), макроса из для конкатенации имен, определяются имена новых обобщенных классов:
#define gslist(type) name2(type,gslist)
#define gslist_iterator(type) name2(type,gslist_iterator)
И, наконец, можно написать классы gslist(тип) и gslist_iterator(тип):
#define gslistdeclare(type) \
struct gslist(type) : slist { \
int insert(type a) \
{ return slist::insert( ent(a) ); } \
int append(type a) \
{ return slist::append( ent(a) ); } \
type get() { return type( slist::get() ); } \
gslist(type)() { } \
gslist(type)(type a) : (ent(a)) { } \
~gslist(type)() { clear(); } \
}; \
\
struct gslist_iterator(type) : slist_iterator { \
gslist_iterator(type)(gslist(type)& a) \
: ( (slist&)s ) {} \
type operator()() \
{ return type( slist_iterator::operator()() ); } \
}
\ на конце строк указывает , что следующая строка является частью определяемого макроса.
С помощью этого макроса список указателей на имя, аналогичный использованному раньше классу nlist, можно определить так:
#include "name.h"
typedef name* Pname;
declare(gslist,Pname); // описать класс gslist(Pname)
gslist(Pname) nl; // описать один gslist(Pname)
Макрос declare (описать) определен в . Он конкатенирует свои параметры и вызывает макрос с этим именем, в данном случае gslistdeclare, описанный выше. Параметр имя типа для declare должен быть простым именем. Используемый метод макроопределения не может обрабатывать имена типов вроде name*, поэтому применяется typedef.
Использования вывода класса гарантирует, что все частные случаи обобщенного класса разделяют код. Этот метод можно применять только для создания классов объектов того же размера или меньше, чем базовый класс, который используется в макросе. gslist применяется в #7.6.2.
Ограниченные Интерфейсы
Класс slist - довольно общего характера. Иногда подобная общность не требуется или даже нежелательна. Ограниченные виды списков, такие как стеки и очереди, даже более обычны, чем сам обобщенный список. Такие структуры данных можно задать, не описав базовый класс как открытый. Например, очередь целых можно определить так:
#include "slist.h"
class iqueue : slist {
//предполагается sizeof(int)<=sizeof(void*)
public:
void put(int a) { slist::append((void*)a); }
int det() { return int(slist::get()); }
iqueue() {}
};
При таком выводе осуществляются два логически разделенных действия: понятие списка ограничивается понятием очереди (сводится к нему), и задается тип int, чтобы свести понятие очереди к типу данных очередь целых, iqueue. Эти два действия можно выполнять и раздельно. Здесь первая часть - это список, ограниченный так, что он может использоваться только как стек:
#include "slist.h"