5.4.6 Структуры и Объединения
По определению struct – это просто класс, все члены кторого открытые, то есть
struct s (* ...
есть просто сокращенная запись
class s (* public: ...
Структуры используются в тех случаях, когда сокрытие данных неуместно.
Именованное объединение определяется как struct, в котрой все члены имеют один и тот же адрес (см. #с.8.5.13). Если известно, что в каждый момент времени нужно только одно знчение из структуры, то объединение может сэкономить просранство. Например, можно определить объединение для хранения лексических символов C компилятора:
union tok_val (* char* p; // строка char v[8]; // идентификатор (максимум 8 char) long i; // целые значения double d; // значения с плавающей точкой *);
Сложность состоит в том, что компилятор, вообще говоря, не знает, какой член используется в каждый данный момент, пэтому надлежащая проверка типа невозможна. Например:
void strange(int i) (* tok_val x; if (i) x.p = "2"; else x.d = 2; sqrt(x.d); // ошибка если i != 0 *)
Кроме того, объединение, определенное так, как это, нельзя инициализировать. Например:
tok_val curr_val = 12; //ошибка:int присваивается tok_val'у
является недопустимым. Для того, чтобы это преодолеть, можно воспользоваться конструкторами:
union tok_val (* char* p; // строка char v[8]; // идентификатор (максимум 8 char) long i; // целые значения double d; // значения с плавающей точкой
tok_val(char*); // должна выбрать между p и v tok_val(int ii) (* i = ii; *) tok_val() (* d = dd; *) *);
Это позволяет справляться с теми ситуациями, когда типы членов могут быть разрешены по правилам для перегрузки имени функции (см. #4.6.7 и #6.3.3). Например:
void f() (* tok_val a = 10; // a.i = 10 tok_val b = 10.0; // b.d = 10.0 *)
Когда это невозможно (для таких типов, как char* и char[8], int и char, и т.п.), нужный член может быть найден только посредством анализа инициализатора в ходе выполнения или с помощью задания дополнительного параметра. Например:
tok_val::tok_val(char* pp) (* if (strlen(pp) «= 8) strncpy(v,pp,8); // короткая строка else p = pp; // длинная строка *)
Таких ситуаций вообще-то лучше избегать.
Использование конструкторов не предохраняет от такого случайного неправильного употребления tok_val, когда сначала
присваивается значение одного типа, а потом рассматривается как другой тип. Эта проблема решается встраиванием объединния в класс, который отслеживает, какого типа значение помщается:
class tok_val (* char tag; union (* char* p; char v[8]; long i; double d; *); int check(char t, char* s) (* if (tag!=t) (* error(s); return 0; *) return 1; *) public: tok_val(char* pp); tok_val(long ii) (* i=ii; tag='I'; *) tok_val(double dd) (* d=dd; tag='D'; *)
long amp; ival() (* check('I',"ival"); return i; *) double amp; fval() (* check('D',"fval"); return d; *) char* amp; sval() (* check('S',"sval"); return p; *) char* id() (* check('N',"id"); return v; *) *);
Конструктор, получающий строковый параметр, использует для копирования коротких строк strncpy(). strncpy() похожа на strcpy(), но получает третий параметр, который указывает, сколько символов должно копироваться:
tok_val::tok_val(char* pp) (* if (strlen(pp) «= 8) (* // короткая строка tag = 'N' strncpy(v,pp,8); // скопировать 8 символов *) else (* // длинная строка tag = 'S'; p = pp; // просто сохранить указатель *) *)
Тип tok_val можно использовать так:
void f() (* tok_val t1(«short»); // короткая, присвоить v tok_val t2(«long string»); //длинная строка,присвоить p char s[8]; strncpy(s,t1.id(),8); // ok strncpy(s,t2.id(),8); // проверка check() не пройдет *)
5.5 Конструкторы и Деструкторы
Если у класса есть конструктор, то он вызывается всегда, когда создается объект класса. Если у класса есть деструктор, то он вызывается всегда, когда объект класса уничтожается. Объекты могут создаваться как:
1. Автоматический объект: создается каждый раз, когда его описание встречается при выполнении программы, и уничтжается каждый раз при выходе из блока, в котором оно появлось;
2. Статический объект: создается один раз, при запуске программы, и уничтожается один раз, при ее завершении;
3. Объект в свободной памяти: создается с помощью опрации new и уничтожается с помощью операции delete;
4. Объект член: как объект другого класса или как элмент вектора.
Объект также может быть построен с помощью явного примнения конструктора в выражении (см. #6.4), в этом случае он является автоматическим объектом. В следующих подразделах предполагается, что объекты принадлежат классу, имеющему конструктор и деструктор. Примером может служить класс table из #5.3.
5.5.1 Предостережение
Если x и y – объекты класса cl, то x=y в стандартном случае означает побитовое копирование y в x (см. #2.3.8). Ткая интерпретация присваивания может привести к изумляющему (и обычно нежелательному) результату, если оно применяется к объектам класса, для которого определены конструктор и десруктор. Например:
class char_stack (* int size; char* top; char* s; public: char_stack(int sz) (* top=s=new char[size=sz]; *) ~char_stack() (* delete s; *) // деструктор void push(char c) (* *top++ = c; *) char pop() (* return *–top; *) *);
void h() (* char_stack s1(100); char_stack s2 = s1; // неприятность char_stack s3(99); s3 = s2; // неприятность *)
Здесь char_stack::char_stack() вызывается дважды: для s1 и для s3. Для s2 он не вызывается, поскольку эта переменная инициализируется присваиванием. Однако деструктор char_stack::~char_stack() вызывается трижды: для s1, s2 и s3! Кроме того, по умолчанию действует интерпретация присваивания как побитовое копирование, поэтому в конце h() каждый из s1, s2 и s3 будет содержать указатель на вектор символов, размщенный в свободной памяти при создании s1. Не останется никкого указателя на вектор символов, выделенный при создании s3. Таких отклонений можно избежать: см. Главу 6.
5.5.2 Статическая Память
Рассмотрим следующее:
table tbl1(100);
void f() (* static table tbl2(200); *)
main() (*
f(); *)
Здесь конструктор table::table(), определенный в #5.3.1, будет вызываться дважды: один раз для tbl1 и один раз для tbl2. Деструктор table::~table() также будет вызван дважды: для уничтожения tbl1 и tbl2 после выхода из main(). Конструторы для глобальных статических объектов в файле выполняются в том порядке, в котором встречаются описания; деструкторы вызываются в обратном порядке. Неопределено, вызывается ли конструктор для локального статического объекта, если фунция, в которой этот объект описан, не вызывается. Если контруктор для локального статического объекта вызывается, то он вызывается после того, как вызваны конструкторы для лексичеки предшествующих ему глобальных статических объектов.
Параметры конструкторов для статических объектов должны быть константными выражениями:
void g(int a) (* static table t(a); // ошибка *)
Традиционно выполнением программы считалось выполнение main(). Так никогда не было, даже в C, но только размещение статических объектов класса с конструктором и/или деструктром дают программисту простой и очевидный способ задания тго, что будет выполняться до и/или после вызова main().
Вызов конструкторов и деструкторов для статических обектов играет в С++ чрезвычайно важную роль. Это способ обеспечить надлежащую инициализацию и очистку структур данных в библиотеках. Рассмотрим «stream.h». Откуда берутся cin, cout и cerr? Где они получают инициализацию? И, что самое главное, поскольку потоки вывода имеют внутренние буферы сиволов, как же эти буферы заполняются? Простой и очевидный овет таков, что эта работа осуществляется соответствующими конструкторами и деструкторами до и после выполнения main(). Для инициализации и очистки библиотечных средств есть возмоности, альтернативные использованию конструкторов и деструторов. Все они или очень специальные, или очень уродливые.
Если программа завершается с помощью функции exit(), то деструкторы для статических объектов будут вызваны, а если она завершается с помощью abort(), то не будут. Заметьте, что это подразумевает, что exit() не завершает программу мгновено. Вызов exit() в деструкторе может привести к бесконечной рекурсии.
Иногда, когда вы разрабатываете библиотеку, необходимо или просто удобно создать тип с конструктором и деструктором, предназначенными только для одного: инициализировать и очитить. Такой тип обычно используется только с одной целью, для размещения статического объекта так, чтобы вызывались контруктор и деструктор.
5.5.3 Свободная Память
Рассмотрим:
main() (* table* p = new table(100); table* q = new table(200); delete p; delete p; // возможно, ошибка *)
Конструктор table::table() будет вызван дважды, как и деструктор table::~table(). То, что С++ не дает никаких грантий, что для объекта, созданного с помощью new, когда-либо будет вызван деструктор, ничего не значит. В предыдущей прорамме q не уничтожается, а p уничтожается дважды! Программист может счесть это ошибкой, а может и не счесть, в зависимости от типа p и q. Обычно то, что объект не уничтожается, являеся не ошибкой, а просто лишней тратой памяти. Уничтожение p дважды будет, как правило, серьезной ошибкой. Обычно резултатом применения delete дважды к одному указателю приводит к бесконечному циклу в подпрограмме управления свободной пмятью, но определение языка не задает поведение в таком слчае, и оно зависит от реализации.
Пользователь может определить новую реализацию операций new и delete (см. #3.2.6). Можно также определить способ взимодействия конструктора или деструктора с операциями new и delete (см. #5.5.6)
5.5.4 Объекты Класса как Члены
Рассмотрим
class classdef (* table members; int no_of_members; // ... classdef(int size); ~classdef(); *);