Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ - Скотт Майерс

Раз уж мы затронули тему предупреждений, стоит заметить, что они по своей природе зависимы от реализации, поэтому не следует слишком расслабляться и перекладывать на компилятор обнаружение ваших ошибок. Например, код с сокрытием функции, приведенный выше, проходит через другой (к сожалению, широко распространенный) компилятор без каких-либо предупреждений.

• Принимайте всерьез предупреждения компилятора и старайтесь добиться того, чтобы ваш код вообще не вызывал предупреждений, даже при задании максимального уровня диагностики.

• Не впадайте в зависимость от предупреждений компилятора, потому что разные компиляторы предупреждают о разных вещах. При переходе на новый компилятор могут пропасть некоторые предупреждения, на которые вы привыкли полагаться.

Правило 54: Ознакомьтесь со стандартной библиотекой, включая TR1

Стандарт C++ (документ, описывающий язык и его библиотеку) был ратифицирован в 1998 году. В 2003 году были внесены небольшие изменения, исправляющие ошибки. Комитет по стандартизации, однако, продолжает работать, и появление «Версии 2.0» стандарта C++ ожидается примерно в 2008 году. Неопределенность относительно точной даты объясняет, почему обычно при ссылке на следующую версию C++ говорят «С++0х» (версию C++ 200х-го года).

Предположительно, C++0x будет описывать некоторые интересные дополнения к самому языку, но большая часть новой функциональности C++ будет иметь вид добавлений к стандартной библиотеке. Мы уже знаем кое-что из того, что появится в библиотеке, потому что это специфицировано в документе, известном под названием TR1 («Technical Report 1»), созданном рабочей группой по библиотеке C++. Комитет по стандартизации сохраняет за собой право модифицировать описанную в TR1 функциональность, прежде чем она будет включена в официальный стандарт C++0x, но существенные изменения маловероятны. С практической точки зрения, TR1 возвещает начало новой редакции C++, которую можно было бы назвать стандартом C++ 1.1. Нельзя быть эффективно работающим программистом C++, не будучи знакомым с функциональностью, описанной в TR1, потому что она полезна для библиотек и приложений почти любого типа.

Прежде чем дать краткий обзор того, что включено в TR1, стоит вспомнить основные части стандартной библиотеки C++, специфицированные в C++98:

• Стандартная библиотека шаблонов (STL), включающая контейнеры (vector, string, map и т. п.); итераторы; алгоритмы (find, sort, transform и т. п.); функциональные объекты (less, greater и т. п.) и различные адаптеры контейнеров и функциональных объектов (stack, priority_queue, mem_fun, not1 и т. п.).

• Потоки ввода-вывода (iostreams), включая поддержку определенной пользователем буферизации, интернационализацию ввода-вывода и предопределенные объекты – cin, cout, cerr и clog.

• Поддержка интернационализации, включая возможность иметь несколько активных локалей. Типы наподобие wchar_t (обычно 16-битные char) и wstring (строки, состоящие из wchar_t), облегчающие работу с кодировкой Unicode.

• Поддержка численных методов, включая шаблоны для комплексных чисел (complex) и массивы чистых значений (valarray).

• Иерархия исключений, включая базовый класс exception, производные от него – logic_error и runtime_error, а также разнообразные классы, наследующие этим.

• Стандартная библиотека C89. Все, что есть в стандартной библиотеке C 1989 года, есть и в C++.

Если что-то из перечисленного вам незнакомо, я советую найти время и исправить ситуацию, обратившись к вашему любимому руководству по C++.

TR1 специфицирует 14 новых компонентов библиотеки. Все они находятся в пространстве имен std, точнее, во вложенном пространстве tr1. Таким образом, полное наименование компонента TR1 shared_ptr (см. ниже) – std::tr1::shared_ptr. В этой книге я иногда пропускаю std::, когда говорю о компонентах стандартной библиотеки, но всегда указываю префикс tr1::.

В настоящей книге были приведены примеры следующих компонентов TR1:

• «Интеллектуальные» указатели tr1::shared_ptr и tr1::weak_ptr. tr1::shared_ptr работает как встроенный указатель, но отслеживает, сколько экземпляров tr1::shared_ptr указывает на объект. Этот прием называется подсчет ссылок (reference counting). Когда уничтожается последний такой указатель (то есть счетчик ссылок на объект становится равным 0), объект автоматически удаляется. Это удобно для предотвращения утечек памяти в ациклических структурах данных, но если два или более объектов содержат ссылающиеся друг на друга указатели tr1::shared_ptr, которые образуют цикл, то счетчики ссылок могут оставаться положительными, даже если все внешние указатели на объекты, образующие цикл, будут уничтожены (то есть группа объектов в целом недостижима). В такой ситуации и наступает очередь «слабых указателей» tr1::weak_ptr. Смысл их в том, чтобы выступать в роли указателей, создающих циклы в структурах данных, основанных на применении tr1::shared_ptr, которые в противном случае были бы ацикличны. Указатели tr1::weak_ptr не участвуют в подсчете ссылок. Когда разрушается последний указатель tr1::shared_ptr на объект, то объект удаляется, даже если на него продолжает указывать какой-нибудь tr1::weak_ptr. Однако такие указатели tr1::weak_ptr автоматически помечаются как недействительные.

tr1::shared_ptr, может быть, наиболее полезный компонент TR1. Я многократно прибегал к нему в этой книге, в том числе в правиле 13, где объяснял, почему это так важно. (К сожалению, в книге не нашлось места для tr1::weak_ptr.)

• tr1::function дает возможность представить любую вызываемую сущность (то есть любую функцию или функциональный объект), чья сигнатура совместима с целевой сигнатурой. Если мы хотим обеспечить возможность регистрации функций обратного вызова, которые принимают параметр int и возвращают string, то можем сделать следующее:

void registerCallback(std::string func(int)); // типом параметра

// является функция

// принимающая int и

// возвращающая string

Имя параметра – func – необязательно, поэтому registerCallback может быть объявлена и так:

void registerCallback(std::string (int)); // то же, что выше; имя

// параметра опущено

Отметим, что «std::string (int)» – это сигнатура функции. tr1::function позволяет сделать функцию registerCallback намного более гибкой за счет того, что ее аргументом может быть любая вызываемая сущность, которая принимает параметр int или нечто преобразуемое в int и возвращает string или нечто преобразуемое в string. tr1::function принимает в качестве шаблонного параметра сигнатуру целевой функции:

void registerCallback(std::tr1::function<std::string (int)> func);

// параметр func – это любая вызываемая

// сущность с сигнатурой, совместимой

// с “std::string (int)”

Гибкость такого рода удивительно удобна. Я постарался продемонстрировать ее в правиле 35.

• tr1::bind делает все, на что способны адаптеры-связыватели STL bind1st и bind2nd, плюс многое другое. В отличие от связывателей, существовавших до TR1, tr1::bind может работать как с константными, так и с неконстантными функциями-членами. Допускаются также параметры, передаваемые по ссылке. Кроме того, в отличие от старых связывателей, tr1::bind не нуждается в помощи со стороны при работе с указателями на функции, поэтому обращаться к ptr_fun, mem_fun или mem_fun_ref перед вызовом tr1::bind больше нет нужды. Проще говоря, tr1::bind – это связыватель второго поколения, которое существенно лучше своих предшественников. Пример использования я привел в правиле 35.

Прочие компоненты TR1 я разделил на две группы. Первая группа представляет довольно дискретную, самостоятельную функциональность:

• Хэш-таблицы используются для реализации контейнеров, подобных set, multiset, map и multimap. Интерфейсы новых контейнеров смоделированы на основе соответствующего компонента из предыдущей версии библиотеки. Наиболее удивительны в хэш-таблицах TR1 имена: tr1::unordered_set, tr1::unordered_multiset, tr1::unordered_map, tr1::unordered_multimap. Они отражают тот факт, что в отличие от set, multiset, map или multimap, элементы кэшированных контейнеров TR1 никак не упорядочены.

• Регулярные выражения, включая возможность поиска и замены в строках, перебора соответствий и т. п.

• Кортежи (tuples) – изящные обобщения шаблона pair, уже имеющегося в стандартной библиотеке. Если объект типа pair может содержать только два объекта, то объект tr1::tuple может служить вместилищем для произвольного числа других объектов. Эмигранты из стран Python и Eiffel, возрадуйтесь! Теперь в C++ появилась горсть и вашей родной земли.

• tr1::array – по существу, «STL-изированный» массив, то есть массив, поддерживающий такие функции-члены, как begin и end. Размер tr1::array фиксируется при компиляции; этот объект не использует динамической памяти.

• tr1::mem_fn – синтаксически унифицированный способ адаптации указателей на функции-члены. Как tr1::bind обобщает связыватели bind1st и bind2nd из библиотеки C++98, так и tr1::mem_fn расширяет возможности mem_fn и mem_fn_ref.