<< Пред.           стр. 81 (из 121)           След. >>

Список литературы по разделу

 set* Query::_vec2set( const vector< location >* );
 Объявим _vec2set() защищенной функцией-членом Query. Она не является открытой, поскольку не принадлежит к числу операций, которые могут вызывать пользователи данной иерархии. Но она и не закрыта, поскольку это вспомогательная функция, которая должна быть доступна производным классам. (Подчерк в имени функции призван обратить внимание на то, что это не часть открытого интерфейса иерархии Query.)
 Например, вектор позиций для слова bird содержит два вхождения в одной и той же строке, поэтому его разрешающее множество будет состоять из одного элемента: (2). Вектор позиций для слова tell содержит три вхождения, из них два относятся к одной и той же строке; следовательно, в его разрешающем множестве будет два элемента: (2,4). Вот как выглядят результаты для всех представленных выше векторов позиций:
 
 bird (2)
 daddy (0,3,5)
 fiery (2)
 hair (0,1)
 her (0,1,2,4)
 him (4)
 she (4,5)
 tell (2,4)
 
 Чтобы вычислить результат запроса NameQuery, достаточно получить вектор позиций для указанного слова, преобразовать его в множество неповторяющихся номеров строк и вывести соответствующие строки текста.
 Ответом на NotQuery служит множество строк, в которых не встречается указанное слово. Так, результатом запроса
 
 ! daddy
 
 служит множество (1,2,4). Для вычисления результата надо знать, сколько всего строк содержится в тексте. (Мы не сохраняли эту информацию, поскольку не были уверены, что она потребуется; к сожалению, недостаточно и этого.) Чтобы упростить обработку NotQuery, полезно сгенерировать множество всех номеров строк текста (0,1,2,3,4,5): теперь для получения результата достаточно с помощью алгоритма set_difference() вычислить разность двух множеств. (Ответом на показанный выше запрос будет множество (0,3,5).)
 Результатом OrQuery является объединение номеров строк, где встречается левый или правый операнд. Например, если дан запрос:
 
 fiery || her
 
 то результирующим множеством будет (0,1,2,4), которое получается объединением множества (2) для слова fiery и множества (0,1,2,4) для слова her. Такое множество должно быть упорядочено по возрастанию номеров строк и не содержать дубликатов.
 До сих пор нам удавалось вычислять результат запроса, работая только с множествами неповторяющихся номеров строк. Однако для обработки AndQuery надо принимать во внимание как номер строки, так и номер колонки в каждой паре. Так, указанные в запросе
 
 her && hair
 
 слова встречаются в четырех разных строках. Определенная нами семантика AndQuery говорит, что строка является подходящей, если содержит точную последовательность her hair. Вхождения слов в первую строку не удовлетворяют этому условию, хотя они стоят рядом:
 
 Alice Emma has long flowing red hair. Her Daddy says
 
 а вот во второй строке слова расположены так, как нужно:
 
 when the wind blows through her hair, it looks almost alive,
 
 Для оставшихся двух вхождений слова her слово hair не является соседним. Таким образом, ответом на запрос является вторая строка текста: (1).
 Если бы не операция AndQuery, нам не пришлось бы вычислять вектор позиций для каждой операции. Но, поскольку операндом AndQuery может быть результат любого запроса, то для каждого приходится вычислять и сохранять не только множество неповторяющихся строк, но и пары (строка, колонка). Рассмотрим следующие запросы:
 
 fiery && ( hair || bird || potato )
 fiery && ( ! burr )
 
 NotQuery может быть операндом AndQuery, следовательно, мы должны создать не просто вектор, содержащий по одному элементу для каждой подходящей строки, но и вектор, в котором хранятся позиции. (Мы еще вернемся к этому при рассмотрении функции eval() для класса NotQuery в разделе 17.5.)
 Таким образом, идентифицирован еще один необходимый член – вектор позиций, ассоциированный с вычислением каждой операции. У нас есть выбор: объявить его членом каждого производного класса или членом абстрактного базового класса Query, наследуемым всеми производными. Объем памяти для хранения этого члена в обоих случаях одинаков. Мы поместим его в базовый класс, локализовав поддержку инициализации и доступа к члену.
 Решение о том, представлять ли множество неповторяющихся номеров строк (мы называем его разрешающим множеством) в виде члена класса или каждый раз вычислять его, принимает разработчик. Мы предпочли вычислять его по мере необходимости, а затем сохранять адрес для последующего доступа, объявляя этот адрес членом абстрактного базового класса Query.
 Для вывода найденных строк нам необходимо как разрешающее множество, так и фактический текст, из которого взяты строки. Причем вектор позиций у каждой операции должен быть свой, а экземпляр текста нужен только один. Поэтому мы определим его статическим членом класса Query. (Реализация функции display() опирается только на эти два члена.)
 Вот результат первой попытки создать абстрактный базовый класс Query (конструкторы, деструктор и копирующий оператор присваивания еще не объявлены: этим мы займемся в разделах 17.4 и 17.6):
 #include
 #include
 #include
 #include
 
 typedef pair< short, short > location;
 
 class Query {
 public:
  // конструкторы и деструктор обсуждаются в разделе 17.4
 
  // копирующий конструктор и копирующий оператор присваивания
  // обсуждаются в разделе 17.6
 
  // операции для поддержки открытого интерфейса
  virtual void eval() = 0;
  virtual void display () const;
 
  // функции доступа для чтения
  const set *solution() const;
  const vector *locations() const { return &_loc; }
 
  static const vector *text_file() {return _text_file;}
 
 protected:
  set* _vec2set( const vector* );
 
  static vector *_text_file;
 
  set *_solution;
  vector _loc;
 };
 
 inline const set
 Query::
 solution()
 {
  return _solution
  ? _solution
  : _solution = _vec2set( &_loc );
 }
 Странный синтаксис
  virtual void eval() = 0;
 говорит о том, что для виртуальной функции eval() в абстрактном базовом классе Query нет определения: это чисто виртуальная функция, “удерживающая место” в открытом интерфейсе иерархии классов и не предназначенная для непосредственного вызова из программы. Вместо нее каждый производный класс должен предоставить настоящую реализацию. (Подробно виртуальные функции будут рассматриваться в разделе 17.5.)
 17.2.2. Определение производных классов
 Каждый производный класс наследует данные и функции-члены своего базового класса, и программировать приходится лишь те аспекты, которые изменяют или расширяют его поведение. К примеру, в классе NameQuery необходимо определить реализацию eval(). Кроме того, нужна поддержка для хранения слова-операнда, представленного объектом класса типа string.
 Наконец, для получения ассоциированного вектора позиций должно быть доступно отображение слов на векторы. Поскольку один такой объект разделяется всеми объектами класса NameQuery, мы объявляем его статическим членом. Первая попытка определения NameQuery (рассмотрение конструкторов, деструктора и копирующего оператора присваивания мы снова отложим) выглядит так:
 typedef vector loc;
 
 class NameQuery : public Query {
 public:
  // ...
 
  // переопределяет виртуальную функцию Query::eval()2
  virtual void eval();
 
  // функция чтения
  string name() const { return _name; }
 
  static const map *word_map() { return _word_map; }
 
 protected:
  string _name;
  static map *_word_map;
 };
 Класс NotQuery в дополнение к предоставлению реализации виртуальной функции eval() должен обеспечить поддержку своего единственного операнда. Поскольку им может быть объект любого из производных классов, определим его как указатель на тип Query. Результат запроса NotQuery, напомним, обязан содержать не только строки текста, где нет указанного слова, но также и номера колонок внутри каждой строки. Например, если есть запрос:
 
 ! daddy
 
 то операнд запроса NotQuery включает следующий вектор позиций:
 
 daddy ((0,8),(3,3),(5,5))
 
 Вектор позиций, возвращаемый в ответ на исходный запрос, должен включать все номера колонок в строках (1,2,4). Кроме того, он должен включать все номера колонок в строке (0), кроме колонки (8), все номера колонок в строке (3), кроме колонки (3), и все номера колонок в строке (5), кроме колонки (5).
 Простейший способ вычислить все это – создать единственный разделяемый всеми объектами вектор позиций, который содержит пары (строка, колонка) для каждого слова в тексте (полную реализацию мы рассмотрим в разделе 17.5, когда будем обсуждать функцию eval() класса NotQuery). Так или иначе, этот член мы объявим статическим для NotQuery.
 Вот определение класса NotQuery (и снова рассмотрение конструкторов, деструктора и копирующего оператора присваивания отложено):
 class NotQuery : public Query {
 public:
  // ...
 
  // альтернативный синтаксис: явно употреблено ключевое слово virtual
  // переопределение Query::eval()
  virtual void eval();
 
  // функция доступа для чтения
  const Query *op() const { return _op; }
  static const vector< location > * all_locs() {
  return _all_locs; }
 
 protected:
  Query *_op;
  static const vector< location > *_all_locs;
 };
 Классы AndQuery и OrQuery представляют бинарные операции, у которых есть левый и правый операнды. Оба операнда могут быть объектами любого из производных классов, поэтому мы определим соответствующие члены как указатели на тип Query. Кроме того, в каждом классе нужно переопределить виртуальную функцию eval(). Вот начальное определение OrQuery:
 class OrQuery : public Query {
 public:
  // ...
 
  virtual void eval();
 
  const Query *rop() const { return _rop; }
  const Query *lop() const { return _lop; }
 
 protected:
  Query *_lop;
  Query *_rop;
 };
 Любой объект AndQuery должен иметь доступ к числу слов в каждой строке. В противном случае при обработке запроса AndQuery мы не сможем найти соседние слова, расположенные в двух смежных строках. Например, если есть запрос:
 
 tell && her && magical
 
 то нужная последовательность находится в третьей и четвертой строках:
 
 like a fiery bird in flight. A beautiful fiery bird, he tells her,
 magical but untamed. "Daddy, shush, there is no such thing,"
 
 Векторы позиций, ассоциированные с каждым из трех слов, следующие:
 
 her ((0,7),(1,5),(2,12),(4,11))
 magical ((3,0))
 tell ((2,11),(4,1),(4,10))
 
 Если функция eval() класса AndQuery “не знает”, сколько слов содержится в строке (2), то она не сможет определить, что слова magical и her соседствуют. Мы создадим единственный экземпляр вектора, разделяемый всеми объектами класса, и объявим его статическим членом. (Реализацию eval() мы детально рассмотрим в разделе 17.5.) Итак, определим AndQuery:
 class AndQuery : public Query {
 public:
  // конструкторы обсуждаются в разделе 17.4
  virtual void eval();
 
  const Query *rop() const { return _rop; }
  const Query *lop() const { return _lop; }
 
  static void max_col( const vector< int > *pcol )
  { if ( !_max_col ) _max_col = pcol; }
 
 protected:
  Query *_lop;
  Query *_rop;
  static const vector< int > *_max_col;
 };
 17.2.3. Резюме
 Открытый интерфейс каждого из четырех производных классов состоит из их открытых членов и унаследованных открытых членов Query. Когда мы пишем:
 Query *pq = new NmaeQuery( "Monet" );
 то получить доступ к открытому интерфейсу Query можно только через pq. А если пишем:
 pq->eval();
 то вызывается реализация виртуальной eval() из производного класса, на объект которого указывает pq, в данном случае – из класса NameQuery. Строкой
 pq->display();
 всегда вызывается невиртуальная функция display() из Query. Однако она выводит разрешающее множество строк объекта того производного класса, на который указывает pq. В этом случае мы не стали полагаться на механизм виртуализации, а вынесли разделяемую операцию и необходимые для нее данные в общий абстрактный базовый класс Query. display() – это пример полиморфного программирования, которое поддерживается не виртуальностью, а исключительно с помощью наследования. Вот ее реализация (это пока только промежуточное решение, как мы увидим в последнем разделе):
 void
 Query::
 display()
 {
  if ( ! _solution->size() ) {
  cout << "\n\tИзвините, "
  << " подходящих строк в тексте не найдено.\n"
  << endl;
  }
 
  set::const_iterator
  it = _solution->begin(),
  end_it = _solution->end();
 
  for ( ; it != end_it; ++it ) {
  int line = *it;
 
  // не будем пользоваться нумерацией строк с 0...
  cout << "(" << line+1 << " ) "
  << (*_text_file)[line] << '\n';
  }
 
  cout << endl;
 }
 В этом разделе мы попытались определить иерархию классов Query. Однако вопрос о том, как же построить с ее помощью структуру данных, описывающую запрос пользователя, остался без ответа. Когда мы приступим к реализации, это определение придется пересмотреть и расширить. Но прежде нам предстоит более детально изучить механизм наследования в языке C++.
 Упражнение 17.3
 Рассмотрите приведенные члены иерархии классов для поддержки библиотеки из упражнения 17.1 (раздел 17.1). Выявите возможные кандидаты на роль виртуальных функций, а также те члены, которые являются общими для всех предметов, выдаваемых библиотекой, и, следовательно, могут быть представлены в базовом классе. (Примечание: LibMember – это абстракция человека, которому разрешено брать из библиотеки различные предметы; Date – класс, представляющий календарную дату.)
 class Library {
 public:
  bool check_out( LibMember* ); // выдать
  bool check_in ( LibMember* ); // принять назад
  bool is_late( const Date& today ); // просрочил
  double apply_fine(); // наложить штраф
  ostream& print( ostream&=cout );
 
  Date* due_date() const; // ожидаемая дата возврата
  Date* date_borrowed() const; // дата выдачи
 
  string title() const; // название
  const LibMember* member() const; // записавшийся
 };
 Упражнение 17.4
 Идентифицируйте члены базового и производных классов для той иерархии, которую вы выбрали в упражнении 17.2 (раздел 17.1). Задайте виртуальные функции, а также открытые и защищенные члены.
 Упражнение 17.5
 Какие из следующих объявлений неправильны:
 class base { ... };
 
 (a) class Derived : public Derived { ... };
 (b) class Derived : Base { ... };
 (c) class Derived : private Base { ... };
 (d) class Derived : public Base;
 (e) class Derived inherits Base { ... };
 17.3. Доступ к членам базового класса
 Объект производного класса фактически построен из нескольких частей. Каждый базовый класс вносит свою долю в виде подобъекта, составленного из нестатических данных-членов этого класса. Объект производного класса построен из подобъектов, соответствующих каждому из его базовых, а также из части, включающей нестатические члены самого производного класса. Так, наш объект NameQuery состоит из подобъекта Query, содержащего члены _loc и _solution, и части, принадлежащей NameQuery, – она содержит только член _name.
 Внутри производного класса к членам, унаследованным из базового, можно обращаться напрямую, как к его собственным. (Глубина цепочки наследования не увеличивает затраты времени и не лимитирует доступ к ним.) Например:
 void
 NameQuery::
 display_partial_solution( ostream &os )
 {
  os << _name
  << " is found in "
  << (_solution ? _solution->size() : 0)
  << " lines of text\n";
 }
 Это касается и доступа к унаследованным функциям-членам базового класса: мы вызываем их так, как если бы они были членами производного – либо через его объект:
 NameQuery nq( "Frost" );
 
 // вызывается NameQuery::eval()
 nq.eval();
 
 // вызывается Query::display()
 nq.display();
 либо непосредственно из тела другой (или той же самой) функции-члена:
 void
 NameQuery::
 match_count()
 {
  if ( ! _solution )
  // вызывается Query::_vec2set()
  _solution = _vec2set( &_loc );
  return _solution->size();
 }
 Однако прямой доступ из производного класса к членам базового запрещен, если имя последнего скрыто в производном классе:
 class Diffident {
 public: // ...
 protected:
  int _mumble;
  // ...
 };
 
 class Shy : public Diffident {
 public: // ...
 protected:
  // имя Diffident::_mumble скрыто
  string _mumble;
 
  // ...
 };
 В области видимости Shy употребление неквалифицированного имени _mumble разрешается в пользу члена _mumble класса Shy (объекта string), даже если такое использование в данном контексте недопустимо:
 void
 Shy::
 turn_eyes_down()
 {
  // ...
  _mumble = "excuse me"; // правильно
 

<< Пред.           стр. 81 (из 121)           След. >>

Список литературы по разделу