<< Пред. стр. 58 (из 121) След. >>
Список литературы по разделу
myScreen.move( 2, 2 );
myScreen.set( '*' );
myScreen.display();
bufScreen.resize( 5, 5 );
bufScreen.display();
}
У объекта myScreen есть свои члены _width, _height, _cursor и _screen, а у объекта bufScreen – свои. Однако каждая функция-член класса существует в единственном экземпляре. Их и вызывают myScreen и bufScreen.
В предыдущем разделе мы видели, что функция-член может обращаться к членам своего класса, не используя операторы доступа. Так, определение функции move() выглядит следующим образом:
inline void Screen::move( int r, int c )
{
if ( checkRange( r, c ) ) // позиция на экране задана корректно?
{
int row = (r-1) * _width; // смещение строки
_cursor = row + c - 1;
}
}
Если функция move() вызывается для объекта myScreen, то члены _width и _height, к которым внутри нее имеются обращения, – это члены объекта myScreen. Если же она вызывается для объекта bufScreen, то и обращения производятся к членам данного объекта. Каким же образом _cursor, которым манипулирует move(), оказывается членом то myScreen, то bufScreen? Дело в указателе this.
Каждой функции-члену передается указатель на объект, для которого она вызвана, – this. В неконстантной функции-члене это указатель на тип класса, в константной – константный указатель на тот же тип, а в функции со спецификатором volatile указатель с тем же спецификатором. Например, внутри функции-члена move() класса Screen указатель this имеет тип Screen*, а в неконстантной функции-члене List – тип List*.
Поскольку this адресует объект, для которого вызвана функция-член, то при вызове move() для myScreen он указывает на объект myScreen, а при вызове для bufScreen – на объект bufScreen. Таким образом, член _cursor, с которым работает функция move(), в первом случае принадлежит объекту myScreen, а во втором – bufScreen.
Понять все это можно, если представить себе, как компилятор реализует объект this. Для его поддержки необходимо две трансформации:
Изменить определение функции-члена класса, добавив дополнительный параметр:
// псевдокод, показывающий, как происходит расширение
// определения функции-члена
// ЭТО НЕ КОРРЕКТНЫЙ КОД C++
inline void Screen::move( Screen *this, int r, int c )
{
if ( checkRange( r, c ) )
{
int row = (r-1) * this->_width;
this->_cursor = row + c - 1;
}
}
В этом определении использование указателя this для доступа к членам _width и _cursor сделано явным.
Изменение каждого вызова функции-члена класса с целью передачи одного дополнительного аргумента – адреса объекта, для которого она вызвана:
myScreen.move( 2, 2 );
транслируется в
move( &myScreen, 2, 2 );
Программист может явно обращаться к указателю this внутри функции. Так, вполне корректно, хотя и излишне, определить функцию-член home() следующим образом:
inline void Screen::home()
{
this->_cursor = 0;
}
Однако бывают случаи, когда без такого обращения не обойтись, как мы видели на примере функции-члена copy() класса Screen. В следующем подразделе мы рассмотрим и другие примеры.
13.4.1. Когда использовать указатель this
Наша функция main() вызывает функции-члены класса Screen для объектов myScreen и bufScreen таким образом, что каждое действие – это отдельная инструкция. У нас есть возможность определить функции-члены так, чтобы конкатенировать их вызовы при обращении к одному и тому же объекту. Например, все вызовы внутри main() будут выглядеть так:
int main() {
// ...
myScreen.clear().move( 2, 2 ), set( '*' ). display();
bufScreen.reSize( 5, 5 ).display();
}
Именно так интуитивно представляется последовательность операций с экраном: очистить экран myScreen, переместить курсор в позицию (2,2), записать в эту позицию символ '*' и вывести результат.
Операторы доступа “точка” и “стрелка” левоассоциативны, т.е. их последовательность выполняется слева направо. Например, сначала вызывается myScreen.clear(), затем myScreen.move() и т.д. Чтобы myScreen.move() можно было вызвать после myScreen.clear(), функция clear() должна возвращать объект myScreen, для которого она была вызвана. Мы уже видели, что доступ к объекту внутри функции-члена класса производится в помощью указателя this. Вот реализация clear():
// объявление clear() находится в теле класса
// в нем задан аргумент по умолчанию bkground = '#'
Screen& Screen::clear( char bkground )
{ // установить курсор в левый верхний угол и очистить экран
_cursor = 0;
_screen.assign( // записать в строку
_screen.size(), // size() символов
bkground // со значением bkground
);
// вернуть объект, для которого была вызвана функция
return *this;
}
Обратите внимание, что возвращаемый тип этой функции-члена – Screen& – ссылка на объект ее же класса. Чтобы конкатенировать вызовы, необходимо также пересмотреть реализацию move() и set(). Возвращаемый тип следует изменить с void на Screen&, а в определении возвращать *this.
Аналогично функцию-член display() можно написать так:
Screen& Screen::display()
{
typedef string::size_type idx_type;
for ( idx_type ix = 0; ix < _height; ++ix )
{ // для каждой строки
idx_type offset = _width * ix; // смещение строки
for ( idx_type iy = 0; iy < _width; ++iy )
// для каждой колонки вывести элемент
cout << _screen[ offset + iy ];
cout << endl;
}
return *this;
}
А вот реализация reSize():
// объявление reSize() находится в теле класса
// в нем задан аргумент по умолчанию bkground = '#'
Screen& Screen::reSize( int h, int w, char bkground )
{ // сделать высоту экрана равной h, а ширину - равной w
// запомнить содержимое экрана
string local(_screen);
// заменить строку _screen
_screen.assign( // записать в строку
h * w, // h * w символов
bkground // со значением bkground
);
typedef string::size_type idx_type;
idx_type local_pos = 0;
// скопировать содержимое старого экрана в новый
for ( idx_type ix = 0; ix < _height; ++ix )
{ // для каждой строки
idx_type offset = w * ix; // смещение строки
for ( idx_type iy = 0; iy < _width; ++iy )
// для каждой колонки присвоить новое значение
_screen[ offset + iy ] = local[ local_pos++ ];
}
_height = h;
_width = w;
// _cursor не меняется
return *this;
}
Работа указателя this не исчерпывается возвратом объекта, к которому была применена функция-член. При рассмотрении copy() в разделе 13.3 мы видели и другой способ его использования:
void Screen::copy( const Screen& sobj )
{
// если этот объект Screen и sobj - одно и то же,
// копирование излишне
if ( this != sobj )
{
// скопировать значение sobj в this
}
}
Указатель this хранит адрес объекта, для которого была вызвана функция-член. Если адрес, на который ссылается sobj, совпадает со значением this, то sobj и this относятся к одному и тому же объекту, так что операция копирования не нужна. (Мы еще встретимся с этой конструкцией, когда будем рассматривать копирующий оператор присваивания в разделе 14.7.)
Упражнение 13.7
Указатель this можно использовать для модификации адресуемого объекта, а также для его замены другим объектом того же типа. Например, функция-член assign() класса classType выглядит так. Можете ли вы объяснить, что она делает?
classType& classType::assign( const classType &source )
{
if ( this != &source )
{
this->~classType();
new (this) classType( source );
}
return *this;
}
Напомним, что ~classType – это имя деструктора. Оператор new выглядит несколько причудливо, но мы уже встречались с подобным в разделе 8.4.
Как вы относитесь к такому стилю программирования? Безопасна ли эта операция? Почему?
13.5. Статические члены класса
Иногда нужно, чтобы все объекты некоторого класса имели доступ к единственному глобальному объекту. Допустим, необходимо подсчитать, сколько их было создано; глобальным может быть указатель на процедуру обработки ошибок для класса или, скажем, указатель на свободную память для его объектов. В подобных случаях более эффективно иметь один глобальный объект, используемый всеми объектами класса, чем отдельные члены в каждом объекте. Хотя такой объект является глобальным, он существует лишь для поддержки реализации абстракции класса.
В этой ситуации приемлемым решением является статический член класса, который ведет себя как глобальный объект, принадлежащий своему классу. В отличие от других членов, которые присутствуют в каждом объекте как отдельные элементы данных, статический член существует в единственном экземпляре и связан с самим типом, а не с конкретным его объектом. Это разделяемая сущность, доступная всем объектам одного класса.
По сравнению с глобальным объектом у статического члена есть следующие преимущества:
статический член не находится в глобальном пространстве имен программы, следовательно, уменьшается вероятность случайного конфликта имен с другими глобальными объектами;
остается возможность сокрытия информации, так как статический член может быть закрытым, а глобальный объект – никогда.
Чтобы сделать член статическим, надо поместить в начале его объявления в теле класса ключевое слово static. К ним применимы все правила доступа к открытым, закрытым и защищенным членам. Например, для определенного ниже класса Account член _interestRate объявлен как закрытый и статический типа double:
class Account { // расчетный счет
Account( double amount, const string &owner );
string owner() { return _owner; }
private:
static double _interestRate; // процентная ставка
double _amount; // сумма на счету
string _owner; // владелец
};
Почему _interestRate сделан статическим, а _amount и _owner нет? Потому что у всех счетов разные владельцы и суммы, но процентная ставка одинакова. Следовательно, объявление члена _interestRate статическим уменьшает объем памяти, необходимый для хранения объекта Account.
Хотя текущее значение _interestRate для всех счетов одинаково, но со временем оно может изменяться. Поэтому мы решили не объявлять этот член как const. Достаточно модифицировать его лишь один раз, и с этого момента все объекты Account будут видеть новое значение. Если бы у каждого объекта была собственная копия, то пришлось бы обновить их все, что неэффективно и является потенциальным источником ошибок.
В общем случае статический член инициализируется вне определения класса. Его имя во внешнем определении должно быть специфицировано именем класса. Вот так можно инициализировать _interestRate:
// явная инициализация статического члена класса
#include "account.h"
double Account::_interestRate = 0.0589;
В программе может быть только одно определение статического члена. Это означает, что инициализацию таких членов следует помещать не в заголовочные файлы, а туда, где находятся определения невстроенных функций-членов класса.
В объявлении статического члена можно указать любой тип. Это могут быть константные объекты, массивы, объекты классов и т.д. Например:
#include
class Account {
// ...
private:
static const string name;
};
const string Account::name( "Savings Account" );
Константный статический член целого типа инициализируется константой внутри тела класса: это особый случай. Если бы для хранения названия счета мы решили использовать массив символов вместо строки, то его размер можно было бы задать с помощью константного члена типа int:
// заголовочный файл
class Account {
//...
private:
static const int nameSize = 16;
static const string name[nameSize];
};
// исходный файл
const string Account::nameSize; // необходимо определение члена
const string Account::name[nameSize] = "Savings Account";
Отметим, что константный статический член целого типа, инициализированный константой, – это константное выражение. Проектировщик может объявить такой статический член, если внутри тела класса возникает необходимость в именованной константе. Например, поскольку константный статический член nameSize является константным выражением, проектировщик использует его для задания размера члена-массива с именем name.
Даже если такой член инициализируется в теле класса, его все равно необходимо задать вне определения класса. Однако поскольку начальное значение уже задано в объявлении, то при определении оно не указывается.
Так как name – это массив (и не целого типа), его нельзя инициализировать в теле класса. Попытка поступить таким образом приведет к ошибке компиляции:
class Account {
//...
private:
static const int nameSize = 16; // правильно: целый тип
static const string name[nameSize] = "Savings Account"; // ошибка
};
Член name должен быть инициализирован вне определения класса.
Обратите внимание, что член nameSize задает размер массива name в определении, находящемся вне тела класса:
const string Account::name[nameSize] = "Savings Account";
nameSize не квалифицирован именем класса Account. И хотя это закрытый член, определение name не приводит к ошибке. Как такое может быть? Определение статического члена аналогично определению функции-члена класса, которое может ссылаться на закрытые члены. Определение статического члена name находится в области видимости класса и может ссылаться на закрытые члены, после того как распознано квалифицированное имя Account::name. (Подробнее об области видимости класса мы поговорим в разделе 13.9.)
Статический член класса доступен функции-члену того же класса и без использования соответствующих операторов:
inline double Account::dailyReturn()
{
return( _interestRate / 365 * _amount );
}
Что же касается функций, не являющихся членами класса, то они могут обращаться к статическому члену двумя способами. Во-первых, посредством операторов доступа:
class Account {
// ...
private:
friend int compareRevenue( Account&, Account* );
// остальное без изменения
};
// мы используем ссылочный и указательный параметры,
// чтобы проиллюстрировать оба оператора доступа
int compareRevenue( Account &ac1, Account *ac2 );
{
double ret1, ret2;
ret1 = ac1._interestRate * ac1._amount;
ret2 = ac2->_interestRate * ac2->_amount;
// ...
}
Как ac1._interestRate, так и ac2->_interestRate относятся к статическому члену Account::_interestRate.
Поскольку есть лишь одна копия статического члена класса, до нее необязательно добираться через объект или указатель. Другой способ заключается в том, чтобы обратиться к статическому члену напрямую, квалифицировав его имя именем класса:
// доступ к статическому члену с указанием квалифицированного имени
if ( Account::_interestRate < 0.05 )
Если обращение к статическому члену производится без помощи оператора доступа, то его имя следует квалифицировать именем класса, за которым следует оператор разрешения области видимости:
Account::
Это необходимо, поскольку такой член не является глобальным объектом, а значит, в глобальной области видимости отсутствует. Следующее определение дружественной функции compareRevenue эквивалентно приведенному выше:
int compareRevenue( Account &ac1, Account *ac2 );
{
double ret1, ret2;
ret1 = Account::_interestRate * ac1._amount;
ret2 = Account::_interestRate * ac2->_amount;
// ...
}
Уникальная особенность статического члена – то, что он существует независимо от объектов класса, – позволяет использовать его такими способами, которые для нестатических членов недопустимы.
статический член может принадлежать к типу того же класса, членом которого он является. Нестатические объявляются лишь как указатели или ссылки на объект своего класса:
class Bar {
public:
// ...
private:
static Bar mem1; // правильно
Bar *mem2; // правильно
Bar mem3; // ошибка
};
статический член может выступать в роли аргумента по умолчанию для функции-члена класса, а для нестатического это запрещено:
extern int var;
class Foo {
private:
int var;
static int stcvar;
public:
// ошибка: трактуется как Foo::var,
// но ассоциированного объекта класса не существует
int mem1( int = var );
// правильно: трактуется как static Foo::stcvar,
// ассоциированный объект и не нужен
int mem2( int = stcvar );
// правильно: трактуется как глобальная переменная var
int mem3( int = :: var );
};
13.5.1. Статические функции-члены
Функции-члены raiseInterest() и interest() обращаются к глобальному статическому члену _interestRate:
class Account {
public:
void raiseInterest( double incr );
double interest() { return _interestRate; }
private:
static double _interestRate;
};
inline void Account::raiseInterest( double incr )
{
_interestRate += incr;
}
Проблема в том, что любая функция-член должна вызываться с помощью оператора доступа к конкретному объекту класса. Поскольку приведенные выше функции обращаются только к статическому _interestRate, то совершенно безразлично, для какого объекта они вызываются. Нестатические члены при вызове этих функций не читаются и не модифицируются.
Поэтому лучше объявить такие функции-члены как статические. Это можно сделать следующим образом:
class Account {
public:
static void raiseInterest( double incr );
static double interest() { return _interestRate; }
private:
static double _interestRate;
};
inline void Account::raiseInterest( double incr )
{
_interestRate += incr;
}
Объявление статической функции-члена почти такое же, как и нестатической: в теле класса ему предшествует ключевое слово static, а спецификаторы const или volatile запрещены. В ее определении, находящемся вне тела класса, слова static быть не должно.
Такой функции-члену указатель this не передается, поэтому явное или неявное обращение к нему внутри ее тела вызывает ошибку компиляции. В частности, попытка обращения к нестатическому члену класса неявно требует наличия указателя this и, следовательно, запрещена. Например, представленную ранее функцию-член dailyReturn() нельзя объявить статической, поскольку она обращается к нестатическому члену _amount.
Статическую функцию-член можно вызвать для объекта класса, пользуясь одним из операторов доступа. Ее также можно вызвать непосредственно, квалифицировав ее имя, даже если никаких объектов класса не объявлено. Вот небольшая программа, иллюстрирующая их применение:
#include
#include "account.h"
bool limitTest( double limit )
<< Пред. стр. 58 (из 121) След. >>
Список литературы по разделу