1.4.9 Описания

Описание – это оператор, вводящий имя в программе. Оно может также инициализировать объект с этим именем. Выполнение описания означает, что когда поток управления доходит до описания, вычисляется инициализирующее выражение (инициализатор) и производится инициализация. Например:

for (int i = 1; i«MAX; i++) (* int t = v[i-1]; v[i-1] = v[i]; v[i] = t; *)

При каждом выполнении оператора for i будет инициализироваться один раз, а t MAX-1 раз.

1.5 Функции

Функция – это именованная часть программы, к которой можно обращаться из других частей программы столько раз, сколько потребуется. Рассмотрим программу, печатающую степени числа 2:

extern float pow(float, int); //pow() определена в другом месте

main() (* for (int i=0; i«10; i++) cout „« pow(2,i) «« «\n“; *)

Первая строка функции – ее описание, указывающее, что pow – функция, получающая параметры типа float и int и возвращающая float. Описание функции используется для того, чтобы сделать определенными обращения к функции в других местах.

При вызове функции тип каждого параметра сопоставляется с ожидаемым типом точно так же, как если бы инициализировалась переменная описанного типа. Это гарантирует надлежащую проверку и преобразование типов. Например, обращение pow(12.3,"abcd") вызовет недовольство компилятора, поскольку «abcd» является строкой, а не int. При вызове pow(2,i) компилятор преобразует 2 к типу float, как того требует функция. Функция pow может быть определена например так:

float pow(float x, int n) (* if (n « 0) error(„sorry, negative exponent to pow()“); // извините, отрицательный показатель для pow() switch (n) (* case 0: return 1; case 1: return x; default: return x*pow(x,n-1); *) *) Первая часть определения функции задает имя функции, тип возвращаемого ею значения (если таковое имеется) и типы и имена ее параметров (если они есть). Значение возвращается из функции с помощью оператора return.

Разные функции, обычно имеют разные имена, но функциям, выполняющим сходные действия над объектами различных типов, иногда лучше дать возможность иметь одинаковые имена. Если типы их параметров различны, то компилятор всегда может различить их и выбрать для вызова нужную функцию. Может, например, иметься одна функция возведения в степень для целых переменных и другая для переменных с плавающей точкой:

overload pow; int pow(int, int); double pow(double, double); //... x=pow(2,10); y=pow(2.0,10.0);

Описание overload pow;

сообщает компилятору, что использование имени pow более чем для одной функции является умышленным.

Если функция не возвращает значения, то ее следует описать как void:

void swap(int* p, int* q) // поменять местами (* int t = *p; *p = *q; *q = t; *)

1.6 Структура программы

Программа на С++ обычно состоит из большого числа исходных файлов, каждый из которых содержит описания типов, функций, переменных и констант. Чтобы имя можно было использовать в разных исходных файлах для ссылки на один и тот же объект, оно должно быть описано как внешнее. Например:

extern double sqrt(double); extern instream cin;

Самый обычный способ обеспечить согласованность исходных файлов – это поместить такие описания в отдельные файлы, называемые заголовочными (или хедер) файлами, а затем включить, то есть скопировать, эти заголовочные файлы во все файлы, где нужны эти описания. Например, если описание sqrt хранится в заголовочном файле для стандартных математических функций math.h, и вы хотите извлечь квадратный корень из 4, можно написать:

#include «math.h» //... x = sqrt(4);

Поскольку обычные заголовочные файлы включаются во многие исходные файлы, они не содержат описаний, которые не должны повторяться. Например, тела функций даются только для inline-подставляемых функций (#1.12) и инициализаторы даются только для констант (#1.3.1). За исключением этих случаев, заголовочный файл является хранилищем информации о типах. Он обеспечивает интерфейс между отдельно компилируемыми частями программы.

В команде включения include имя файла, заключенное в угловые скобки, например «math.h», относится к файлу с этим именем в стандартном каталоге (часто это /usr/include/CC), на файлы, находящиеся в каких-либо других местах ссылаются с помощью имен, заключенных в двойные кавычки. Например:

#include «math1.h» #include «/usr/bs/math2.h»

включит math1.h из текущего пользовательского каталога, а math2.h из каталога /usr/bs.

Здесь приводится очень маленький законченный пример программы, в котором строка определяется в одном файле, а ее печать производится в другом. Файл header.h определяет необходимые типы:

// header.h

extern char* prog_name; extern void f();

В файле main.c находится главная программа:

// main.c

#include «header.h» char* prog_name = «дурацкий, но полный»; main() (* f(); *)

а файл f.c печатает строку:

// f.c

#include «stream.h» #include «header.h» void f() (* cout «„ prog_name «« «\n“; *)

Скомпилировать и запустить программу вы можете например так:

$ CC main.c f.c -o silly $ silly дурацкий, но полный $

1.7 Классы

Давайте посмотрим, как мы могли бы определить тип потока вывода ostream. Чтобы упростить задачу, предположим, что для буферизации определен тип streambuf. Тип streambuf на самом деле определен в «stream.h», где также находится и настоящее определение ostream.

Пожалуйста, не испытывайте примеры, определяющие ostream в этом и последующих разделах. Пока вы не сможете полностью избежать использования «stream.h», компилятор будет возражать против переопределений.

Определение типа, определяемого пользователем (который в С++ называется class, т.е. класс), специфицирует данные, необходимые для представления объекта этого типа, и множество операций для работы с этими объектами. Определение имеет две части: закрытую (private) часть, содержащую информацию, которой может пользоваться только его разработчик, и открытую (public) часть, представляющую интерфейс типа с пользователем:

class ostream (* streambuf* buf; int state; public: void put(char*); void put(long); void put(double); *)

Описания после метки public: задают интерфейс: пользователь может обращаться только к трем функциям put(). Описания перед меткой public задают представление объекта класса ostream. Имена buf и state могут использоваться только функциями put(), описанными в открытой части.

class определяет тип, а не объект данных, поэтому чтобы использовать ostream, мы должны один такой объект описать (так же, как мы описываем переменные типа int):

ostream my_out;

Считая, что my_out был соответствующим образом проинициализирован (как, объясняется в #1.10), его можно использовать например так:

my_out.put(«Hello, world\n»);

С помощью операции точка выбирается член класса для данного объекта этого класса. Здесь для объекта my_out вызывается член функция put().

Функция может определяться так:

void ostream::put(char* p) (* while (*p) buf.sputc(*p++); *)

где sputc() – функция, которая помещает символ в streambuf. Префикс ostream необходим, чтобы отличить put() ostream'а от других функций с именем put().

Для обращения к функции члену должен быть указан объект класса. В функции члене можно ссылаться на этот объект неявно, как это делалось выше в ostream::put(): в каждом вызове buf относится к члену buf объекта, для которого функция вызвана. Можно также ссылаться на этот объект явно посредством указателя с именем this. В функции члене класса X this неявно описан как X* (указатель на X) и инициализирован указателем на тот объект, для которого эта функция вызвана. Определение ostream::put() можно также записать в виде:

void ostream::put(char* p) (* while (*p) this-»buf.sputc(*p++); *) Операция -» применяется для выбора члена объекта, заданного указателем.