Мюррей Хилл - C++ Страница 40

После того, как описаны средства языка, которые относяся к производным классам, обсуждение снова может вернуться к стоящим задачам. В классах, которые описываются в этом раздле, основополагающая идея состоит в том, что они однажды нписаны, а потом их используют программисты, которые не могут изменить их определение. Физически классы состоят из одного или более заголовочных файлов, определяющих интерфейс, и оного или более файлов, определяющих реализацию. Заголовочные файлы будут помещены куда-то туда, откуда пользователь может взять их копии с помощью директивы #include. Файлы, определющие 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 онородные, так и неоднородные списки объектов тех типов, котрые 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 определниях функций.

7.3.2 Реализация

Реализующие slist функции в основном просты. Единственая 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. Однко 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 amp; s) (* cs = amp;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 конкреной 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 информционное 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 непоредственно, 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 предтавляет 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( amp;friends,n)) error(«friend redeclared»); // friend переописан else if (find( amp;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 члнами 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 прменить slist_iterator к nlist. Более хорошее решение, сделать итератор для nlist'ов, приведено в #7.3.5. Печатать nlist мжет, 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 выполнения универсальное средство вроде slist сталкивется с ошибкой (в С++ нет никаких специальных средств языка для обработки ошибок):

1. Возвращать недопустимое значение и позволить пользвателю его проверять

2. Возвращать дополнительное значение состояния и рарешить 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 препочесть одно из этих решений другим. Для средства общего наначения ситуация совершенно иная.

Первый подход, возвращать недопустимое значение, неосществим. Нет совершенно никакого способа узнать, что некоторое конкретное значение будет недопустимым во всех прменениях slist.

Второй подход, возвращать значение состояния, можно ипользовать 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 проврить значение состояния, если средство не слишком часто поводит. 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, недостет гибкости. Тот, кто реализует универсальное средство, не может узнать, как пользователи захотят, чтобы обрабатывались ошибки. Например, пользователь может предпочитать сообщения на датском или венгерском.

Четвертый подход, позволить пользователю задавать фунцию 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 эвивалентными), задав указатель на функцию, а не саму функцию. Это позволит разработчику такого средства, как slist, предотавить функцию ошибок, 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 замнить стандартную функцию. Общепринятая реализация предосталяет действующую по умолчанию функцию обработки ошибок, котрая сначала пишет сообщение об ошибке в cerr, после чего завершает программу с помощью exit():

#include «slist.h» #include «stream.h»

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. В основном это может быть 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: