5.5.5 Массивы объектов класса

Чтобы можно было описать массив объектов класса с конструктором,

этот класс должен иметь стандартный конструктор, т.е. конструктор,

вызываемый без параметров. Например, в соответствии с определением

table tbl[10];

будет создан массив из 10 таблиц, каждая из которых инициализируется

вызовом table::table(15), поскольку вызов table::table() будет

происходить с фактическим параметром 15.

В описании массива объектов не предусмотрено возможности указать

параметры для конструктора. Если члены массива обязательно надо

инициализировать разными значениями, то начинаются трюки с

глобальными или статическими членами.

Когда уничтожается массив, деструктор должен вызываться для

каждого элемента массива. Для массивов, которые размещаются не

с помощью new, это делается неявно. Однако для размещенных в свободной

памяти массивов неявно вызывать деструктор нельзя, поскольку транслятор

не отличит указатель на отдельный объект массива от указателя на начало

массива, например:

void f()

{

table* t1 = new table;

table* t2 = new table[10];

delete t1; // удаляется одна таблица

delete t2; // неприятность:

// на самом деле удаляется 10 таблиц

}

В данном случае программист должен указать, что t2 - указатель

на массив:

void g(int sz)

{

table* t1 = new table;

table* t2 = new table[sz];

delete t1;

delete[] t2;

}

Функция размещения хранит число элементов для каждого размещаемого

массива. Требование использовать для удаления массивов только операцию

delete[] освобождает функцию размещения от обязанности хранить счетчики

числа элементов для каждого массива. Исполнение такой обязанности в

реализациях С++ вызывало бы существенные потери времени и памяти

и нарушило совместимость с С.

5.5.6 Небольшие объекты

Если в вашей программе много небольших объектов, размещаемых в

свободной памяти, то может оказаться, что много времени тратится

на размещение и удаление таких объектов. Для выхода из этой

ситуации можно определить более оптимальный распределитель памяти

общего назначения, а можно передать обязанность распределения

свободной памяти создателю класса, который должен будет

определить соответствующие функции размещения и удаления.

Вернемся к классу name, который использовался в примерах с

table. Он мог бы определяться так:

struct name {

char* string;

name* next;

double value;

name(char*, double, name*);

~name();

void* operator new(size_t);

void operator delete(void*, size_t);

private:

enum { NALL = 128 };

static name* nfree;

};

Функции name::operator new() и name::operator delete() будут

использоваться (неявно) вместо глобальных функций operator new()

и operator delete(). Программист может для конкретного типа написать

более эффективные по времени и памяти функции размещения и

удаления, чем универсальные функции operator new() и

operator delete(). Можно, например, разместить заранее "куски"

памяти, достаточной для объектов типа name, и связать их в список;

тогда операции размещения и удаления сводятся к простым операциям

со списком. Переменная nfree используется как начало списка

неиспользованных кусков памяти:

void* name::operator new(size_t)

{

register name* p = nfree; // сначала выделить

if (p)

nfree = p->next;

else { // выделить и связать в список

name* q = (name*) new char[NALL*sizeof(name) ];

for (p=nfree=&q[NALL-1]; q<p; p--) p->next = p-1;

(p+1)->next = 0;

}

return p;

}

Распределитель памяти, вызываемый new, хранит вместе с объектом его

размер, чтобы операция delete выполнялась правильно. Этого

дополнительного расхода памяти можно легко избежать, если

использовать распределитель, рассчитанный на конкретный тип. Так,

на машине автора функция name::operator new() для хранения объекта

name использует 16 байтов, тогда как стандартная глобальная

функция operator new() использует 20 байтов.

Отметим, что в самой функции name::operator new() память нельзя

выделять таким простым способом:

name* q= new name[NALL];

Это вызовет бесконечную рекурсию, т.к. new будет вызывать

name::name().

Освобождение памяти обычно тривиально:

void name::operator delete(void* p, size_t)

{

((name*)p)->next = nfree;

nfree = (name*) p;

}

Приведение параметра типа void* к типу name* необходимо, поскольку

функция освобождения вызывается после уничтожения объекта, так что

больше нет реального объекта типа name, а есть только кусок

памяти размером sizeof(name). Параметры типа size_t в приведенных

функциях name::operator new() и name::operator delete() не

использовались. Как можно их использовать, будет показано в $$6.7.

Отметим, что наши функции размещения и удаления используются

только для объектов типа name, но не для массивов names.

5.6 Упражнения

1. (*1) Измените программу калькулятора из главы 3 так, чтобы

можно было воспользоваться классом table.

2. (*1) Определите tnode ($$R.9) как класс с конструкторами и

деструкторами и т.п., определите дерево из объектов типа

tnode как класс с конструкторами и деструкторами и т.п.

3. (*1) Определите класс intset ($$5.3.2) как множество строк.

4. (*1) Определите класс intset как множество узлов типа tnode.

Структуру tnode придумайте сами.

5. (*3) Определите класс для разбора, хранения, вычисления и печати

простых арифметических выражений, состоящих из целых констант и

операций +, -, * и /. Общий интерфейс класса должен выглядеть

примерно так:

class expr {

// ...

public:

expr(char*);

int eval();

void print();

};

Конструктор expr::expr() имеет параметр-строку, задающую выражение.

Функция expr::eval() возвращает значение выражения, а expr::print()

выдает представление выражения в cout. Использовать эти функции

можно так:

expr("123/4+123*4-3");

cout << "x = " << x.eval() << "\n";

x.print();

Дайте два определения класса expr: пусть в первом для представления

используется связанный список узлов, а во втором - строка

символов. Поэкспериментируйте с разными форматами печати

выражения, а именно: с полностью расставленными скобками,

в постфиксной записи, в ассемблерном коде и т.д.

6. (*1) Определите класс char_queue (очередь символов) так, чтобы

его общий интерфейс не зависел от представления. Реализуйте

класс как: (1) связанный список и (2) вектор. О параллельности

не думайте.

7. (*2) Определите класс histogram (гистограмма), в котором ведется

подсчет чисел в определенных интервалах, задаваемых в виде

параметров конструктору этого класса. Определите функцию

выдачи гистограммы. Сделайте обработку значений, выходящих за

интервал. Подсказка: обратитесь к <task.h>.

8. (*2) Определите несколько классов, порождающих случайные числа

с определенными распределениями. Каждый класс должен иметь

конструктор, задающий параметры распределения и функцию draw,

возвращающую "следующее" значение. Подсказка: обратитесь к

<task.h> и классу intset.

9. (*2) Перепишите примеры date ($$5.2.2 и $$5.2.4), char_stack

($$5.2.5) и intset ($$5.3.2), не используя никаких функций-членов

(даже конструкторов и деструкторов). Используйте только class

и friend. Проверьте каждую из новых версий и сравните их

с версиями, в которых используются функции-члены.

10.(*3) Для некоторого языка составьте определения класса для таблицы

имен и класса, представляющего запись в этой таблице. Исследуйте

транслятор для этого языка, чтобы узнать, какой должна быть настоящая

таблица имен.

11.(*2) Измените класс expr из упражнения 5 так, чтобы в выражении

можно было использовать переменные и операцию присваивания =.

Используйте класс для таблицы имен из упражнения 10.

12.(*1) Пусть есть программа:

#include <iostream.h>

main()

{

cout << "Всем привет\n";

}

Измените ее так, чтобы она выдавала:

Инициализация

Всем привет

Удаление

Саму функцию main() менять нельзя.

* ГЛАВА 6

Не плоди объекты без нужды.

- В. Оккам

Эта глава посвящена понятию производного класса. Производные

классы - это простое, гибкое и эффективное средство определения

класса. Новые возможности добавляются к уже существующему

классу, не требуя его перепрограммирования или перетрансляции.

С помощью производных классов можно организовать общий

интерфейс с несколькими различными классами так, что в других

частях программы можно будет единообразно работать с объектами

этих классов. Вводится понятие виртуальной функции, которое

позволяет использовать объекты надлежащим образом даже

в тех случаях, когда их тип на стадии трансляции неизвестен.

Основное назначение производных классов - упростить

программисту задачу выражения общности классов.