Для программистов - Страуструп Б. - Дизайн и эволюция языка C++ [2007, PDF, RUS]

Содержание
П р е д и с л о в и е ......................................................................................................................13
Б л а го д а р н о с ти .................................................................................................................15
О б р а щ е н и е к ч и т а т е л ю ............................................................................................. 16
Ч а С Т Ь I ...............................................................................................................................29
Глава 1. П р ед ы стор и я C + + .....................................................................................30
1.1. Язык Simula и распределенные системы ....................................................... 30
1.2. Язык С и системное программирование....................................................... 33
1.3. Немного об авторе книги ................................................................................... 33
Глава 2 . Язы к С with C la s s e s ................................................................................... 36
2.1. Рождение С with Classes ......................................................................................36
2.2. Обзор языковых возможностей ........................................................................38
2.3. Классы ........................................................................................................................39
2.4. Эффективность исполнения ...............................................................................41
2.4.1. Встраивание .....................................................................................................42
2.5. Модель компоновки ..............................................................................................43
2.5.1. Простые реализации ........................................................................................46
2.5.2. Модель размещения объекта в памяти ...........................................................48
2.6. Статический контроль типов ............................................................................. 49
2.6.1. Сужающие преобразования ........................................................................... 50
2.6.2. О пользе предупреждений ...............................................................................51
2.7. Почему С? ................................................................................................................ 52
2.8 Проблемы синтаксиса .......................................................................................... 54
2.8.1. Синтаксис объявлений в языке С ..................................................................... 54
2.8.2. Тэги структур и имена типов ............................................................................ 56
2.8.3. Важность синтаксиса .......................................................................................58
2.9. Производные классы .............................................................................................58
2.9.1. Полиморфизм без виртуальных функций ........................................................ 59
2.9.2. Контейнерные классы без шаблонов .............................................................. 60
2.9.3. Модель размещения объекта в памяти ...........................................................61
2.9.4.Ретроспектива ................................................................................................ 62
2.10. Модель защиты .....................................................................................................626 Дизайн и эволюция C++
2.11. Гарантии времени исполнения .......................................................................65
2.11.1. Конструкторы и деструкторы .........................................................................65
2.1 1.2. Распределение памяти и конструкторы .......................................................66
2.11.3. Функции call и return .....................................................................................67
2 .1 2 . М енее существенные средства ..................................................................... 67
2.12.1. Перегрузка оператора присваивания ..........................................................67
2.12.2. Аргументы по умолчанию ...............................................................................68
2 .1 3. Что не реализовано в С with Classes ..........................................................69
2 .1 4. Рабочая обстановка .......................................................................................... 70
Глава 3 . Р о ж д е н и е C + + .............................................................................................73
3.1. От С with Classes к C++ .......................................................................................73
3.2. Цел и C + + ...................................................................................................................74
3.3. Компилятор Cfront ................................................................................................. 76
3.3.1. Генерирование С-кода .....................................................................................77
3.3.2. Синтаксический анализ C++ ........................................................................... 79
3.3.3. Проблемы компоновки .....................................................................................80
3.3.4. Версии Cfront ....................................................................................................80
3.4. Возможности языка ............................................................................................... 82
3.5. Виртуальные функции ............................................................................................82
3.5.1. Модель размещения объекта в памяти ...........................................................85
3.5.2. Замещение и поиск подходящей виртуальной функции ................................. 87
3.5.3. Сокрытие членов базового класса ..................................................................87
3.6. П ер егр узка................................................................................................................88
3.6.1. Основы перегрузки .......................................................................................... 89
3.6.2. Функции-члены и дружественные функции ...................................................... 91
3.6.3. Операторные функции .....................................................................................93
3.6.4. Перегрузка и эффективность ........................................................................... 94
3.6.5. Изменение языка и новые операторы ............................................................. 96
3.7. Ссылки ........................................................................................................................96
3.7.1. Lvalue и Rvalue ...................................................................................................98
3.8. Константы ..................................................................................................................99
3.9. Управление памятью ...........................................................................................101
3.10. Контроль типов ...................................................................................................103
3 .1 1. Второстепенные возможности ......................................................................104
3.11.1. Комментарии ..............................................................................................104
3.11.2. Нотация для конструкторов ....................................................................... 104
3.11.3. Квалификация .............................................................................................. 105
3.11.4. Инициализация глобальных объектов ....................................................... 106
3.11.5. Предложения объявления .......................................................................... 109
3 .12 . Языки С и C + + ................................................................................................... 111
3.13. Инструменты для проектирования языка ..................................................1143.14. Книга «Язык программирования C + + » .......................................................116
3.15. Статья «W hatis?»................................................................................................ 117
Глава 4 . П р а в и л а п р о е к т и р о в а н и я язы ка C + + .......................................120
4.1. Правила и принципы ....................................................................................... 120
4.2. Общие правила ................................................................................................ 121
4.3. Правила поддержки проектирования ...................................................... 125
4.4. Технические правила ..................................................................................... 128
4.5. Правила поддержки низкоуровневого программирования ............ 132
4.6. Заключительное слово................................................................................... 134
Глава 5 . Х р о н о л о ги я 1 9 8 5 - 1 9 9 3 гг............................................................. 135
5 .1. Введение .............................................................................................................. 135
5 .2. Версия 2 .0 .......................................................................................................... 136
5.2.1. Обзор возможностей ................................................................................. 1 37
5 .3. Аннотированное справочное руководство ........................................... 138
5.3.1. Обзор ARM ................................................................................................ 139
5.4. Стандартизация ANSI и ISO ....................................................................... 140
5.4.1. Обзор возможностей ................................................................................. 1 43
Глава 6 . С т а н д а р т и з а ц и я .......................................................................................144
6.1. Что такое стандарт? ........................................................................................ 144
6.1.1. Детали реализации ................................................................................... 1 45
6.1.2. Тест на реалистичность .............................................................................. 146
6.2. Работа комитета ............................................................................................... 146
6.2.1. Кто работает в комитете ............................................................................ 148
6.3. Как велась работа ........................................................................................... 148
6.3.1. Разрешение имен ....................................................................................... 149
6.3.2. Время жизни объектов ................................................................................ 1 53
6.4. Расширения ........................................................................................................ 157
6.4.1. Критерии рассмотрения предложений ..................................................... 159
6.4.2. Текущее состояние дел .............................................................................. 161
6.4.3. Проблемы, связанные с полезными расширениями ................................. 1 62
6.4.4. Логическая непротиворечивость ............................................................... 1 63
6.5. Примеры предлагавшихся расширений ................................................. 164
6.5.1. Именованные аргументы ........................................................................... 1 64
6.5.2. Ограниченные указатели .......................................................................... 168
6.5.3. Наборы символов ....................................................................................... 1 69
Глава 7 . З а и н т е р е с о в а н н о с т ь и и с п о л ь з о в а н и е ................................... 174
7.1. Рост интереса к C++ ...................................................................................... 174
7.1.1. Отсутствие маркетинга C++ ...................................................................... 175
7.1.2. Конференции .............................................................................................. 175
Содержание пшяяшші8 Дизайн и эволюция C++
7.1.3. Журналы и книги .............................................................................................176
7.1.4. Компиляторы ................................................................................................. 177
7.1.5. Инструментальные средства и среды программирования ......................... 177
7.2. Преподавание и изучение C++ ......................................................................178
7.3. Пользователи и приложения ........................................................................... 183
7.3.1. Первые пользователи ................................................................................... 183
7.3.2. Сферы применения C++ .............................................................................. 184
7.4. Коммерческая конкуренция ...........................................................................184
7.4.1. Традиционные языки ......................................................................................185
7.4.2. Современные языки ....................................................................................... 186
7.4.3. Как выдержать конкуренцию ....................................................................... 187
Глава 8 . Б и б л и о теки ...................................................................................................189
8.1. Введение ..................................................................................................................189
8.2. Проектирование библиотеки C++ ................................................................189
8.2.1 .Альтернативы при проектировании библиотеки ....................................... 190
8.2.2. Языковые средства и построение библиотеки ............................................. 190
8.2.3. Как работать с разнообразными библиотеками ........................................ 191
8.3. Ранние библиотеки .............................................................................................192
8.3.1. Библиотека потокового ввода/вывода ....................................................... 193
8.3.2. Поддержка параллельности ......................................................................... 196
8.4. Другие библиотеки .............................................................................................. 198
8.4.1. Базовые библиотеки ......................................................................................199
8.4.2. Устойчивость и базы данных ..........................................................................200
8.4.3. Библиотеки для численных расчетов ............................................................. 200
8.4.4. Специализированные библиотеки ................................................................201
8.5. Стандартная библиотека .................................................................................201
Глава 9 . П ер сп екти в ы р азв и ти я язы ка C + + ..............................................203
9.1. Введение ..................................................................................................................203
9.2. Оценка пройденного пути ................................................................................203
9.2.1. Достигнуты ли основные цели C++? .............................................................. 204
9.2.2. Является ли C++ логически последовательным языком? ............................. 204
9.2.3. Основная недоработка языка ...................................................................... 207
9.3. Всего лишь мост? ................................................................................................. 208
9.3.1. Мост нужен надолго ......................................................................................208
9.3.2. Если C++ - это ответ, то на какой вопрос? ................................................. 209
9.4. Что может сделать C++ более эффективным ............................................213
9.4.1. Стабильность и стандарты ............................................................................ 213
9.4.2. Обучение и приемы .......................................................................................213
9.4.3. Системные вопросы .......................................................................................213
9.4.4. За пределами файлов и синтаксиса ............................................................. 214
9.4.5. Подведение итогов и перспективы ............................................................... 215Содержание п и я т ш ш
Ч а с т ь I I .......................................................................................................................... 217
Гл ав а 1 0 . У п р а в л е н и е пам ятью .........................................................................218
10.1. Введение .............................................................................................................. 218
10.2. Отделение распределения памяти и инициализации ..........................219
10.3. Выделение памяти для м ассива....................................................................220
10.4. Размещение объекта в памяти .................................................................... 221
10.5. Проблемы освобождения памяти ............................................................... 222
10.5.1. Освобождение памяти для массивов..........................................................224
10.6. Нехватка памяти ................................................................................................ 225
10.7. Автоматическая сборка мусора ..................................................................226
1 0.7.1. Необязательный сборщик мусора .............................................................. 226
1 0.7.2. Как должен выглядеть необязательный сборщик мусора? .........................228
Глава 1 1 . П е р е гр у з к а ...............................................................................................230
1 1 .1 .Введение .............................................................................................................. 230
11.2. Разрешение перегрузки .................................................................................230
11.2.1 .Детальноеразрешение ...............................................................................231
11.2.2. Управление неоднозначностью ..................................................................233
11.2.3. Нулевой указатель .......................................................................................236
1 1.2.4. Ключевое слово overload ............................................................................ 238
11.3. Типобезопасная компоновка........................................................................239
11.3.1. Перегрузка и компоновка ........................................................................... 239
11.3.2. Реализация компоновки в C++ ...................................................................240
11.3.3. Анализ пройденного пути ........................................................................... 241
11.4. Создание и копирование объектов ...........................................................244
1 1.4.1. Контроль допустимости копирования ........................................................ 244
1 1.4.2. Управление распределением памяти ..........................................................244
1 1.4.3. Управление наследованием ........................................................................245
11.4.4. Почленное копирование ............................................................................. 246
11.5. Удобство нотации..............................................................................................248
11.5.1. «Умные» указатели .......................................................................................248
11.5.2. «Умные» ссылки ............................. 249
11.5.3. Перегрузка операторов инкремента и декремента .................................. 252
11.5.4. Перегрузка ->* .............................................................................................254
1 1.5.5. Перегрузка оператора «запятая» .............................................................. 254
11.6. Добавление в C++ операторов ..................................................................254
11.6.1. Оператор возведения в степень .................................................................254
11.6.2. Операторы, определяемые пользователем ............................................... 257
11.6.3. Составные операторы .................................................................................258
11.7. Перечисления .....................................................................................................259
11.7.1 Перегрузка на базе перечислений .............................................................. 261
11.7.2.Тип Boolean .................................................................................................. 261Дизайн и эволюция C++
Глава 1 2 . М н о ж е с т в е н н о е н а с л е д о в а н и е ................................................. 263
12.1. Введение .............................................................................................................. 263
12.2. Базовые классы ................................................................................................. 264
12.3. Виртуальные базовые классы ...................................................................... 265
12.3.1. Виртуальные базовые классы и виртуальные функции ............................. 267
12.4. Модель размещения объекта в памяти .....................................................270
12.4.1. Размещение в памяти объекта виртуального базового класса .................272
12.4.2. Виртуальные базовые классы и приведение типов .....................................273
12.5. Комбинирование методов............................................................................. 274
12.6. Полемика о множественном наследовании .......................................... 276
12.7. Делегирование .................................................................................................. 279
12.8. Переименование...............................................................................................280
12.9. Инициализаторы членов и базовых классов .......................................... 282
Глава 1 3 . У то ч н е н и я понятия кл а с с а .............................................................284
13.1 Введение ............................................................................................................... 284
13.2. Абстрактные классы ......................................................................................... 284
1 3.2.1 .Абстрактные классы и обработка ошибок ................................................ 284
1 3.2.2. Абстрактные типы ........................................................................................286
13.2.3. Синтаксис .....................................................................................................288
1 3.2.4. Виртуальные функции и конструкторы ........................................................ 288
13.3. Константные функции-члены .........................................................................291
13.3.1. Игнорирование const при приведении типов .............................................291
13.3.2. Уточнение определения const ..................................................................... 292
1 3.3.3. Ключевое слово mutable и приведение типов ........................................... 293
13.4. Статические функции-члены ..........................................................................294
13.5. Вложенные классы.............................................................................................295
13.6. Ключевое слово inherited ...............................................................................297
13.7. Ослабление правил замещения ..................................................................299
13.7.1. Ослабление правил аргументов .................................................................301
13.8. Мультиметоды .....................................................................................................303
13.8.1. Когда нет мультиметодов ............................................................................ 305
13.9. Защищенные члены .......................................................................................... 307
13.10. Улучшенная генерация кода ...................................................................... 308
13.11. Указатели на функции-члены ..................................................................... 309
Глава 1 4 . П р и в е д е н и е ти п о в ...............................................................................311
14.1. Крупные расширения .......................................................................................311
14.2. Идентификация типа во время исполнения .............................................312
14.2.1. Зачем нужен механизм RTTI ........................................................................313
14.2.2. Оператор dynamic_cast ............................................................................. 313
14.2.3. Правильное и неправильное использование RTTI ......................................319Содержание ι ι · · · · · ο
14.2.4. Зачем давать «опасные средства» .............................................................. 321
14.2.5. Операторtypeid() ........................................................................................322
14.2.6. Модель размещения объекта в памяти ......................................................326
14.2.7. Простой ввод/вывод объектов .................................................................... 327
14.2.8. Другие варианты .......................................................................................... 329
14.3. Новая нотация для приведения типов ..................................................... 333
14.3.1. Недостатки старых приведений типов ........................................................ 334
14.3.2. Оператор static_cast ................................................................................... 335
14.3.3. Оператор reinterpret_cast ........................................................................... 337
14.3.4. Оператор const_cast ................................................................................... 339
14.3.5. Преимущества новых приведений типов ....................................................340
Глава 15 . Ш а б л о н ы ....................................................................................................343
15.1. Введение .............................................................................................................. 343
15.2. Зачем нужны шаблоны ................................................................................... 344
15.3. Шаблоны классов .............................................................................................346
15.3.1 .Аргументы шаблонов, не являющиеся типами ............................................347
15.4. Ограничения на аргументы шаблонов .....................................................348
15.4.1. Ограничения за счет наследования ............................................................349
15.4.2. Ограничения за счет использования ..........................................................350
15.5. Устранение дублирования кода ..................................................................351
15.6. Шаблоны ф ункций.............................................................................................353
15.6.1. Выведение аргументов шаблона функции ................................................. 354
15.6.2. Задание аргументов шаблона функции .....................................................355
15.6.3. Перегрузка шаблона функции .................................................................... 357
15.7. Синтаксис.............................................................................................................360
15.8. Методы композиции ......................................................................................... 361
15.8.1. Представление стратегии реализации ....................................................... 362
15.8.2. Представление отношений порядка ...........................................................363
15.9. Соотношения между шаблонами классов ..............................................365
15.9.1. Отношения наследования ........................................................................... 365
15.9.2. Преобразования ......................................................................................... 367
15.9.3. Шаблоны-члены ............................. 368
15.10. Инстанцирование шаблонов..................................................................... 369
15.10.1. Явное инстанцирование ............................................................................ 371
15.10.2. Точка инстанцирования ............................................................................ 372
15.10.3. Специализация .......................................................................................... 378
15.10.4. Нахождение определений шаблонов ....................................................... 381
15.11. Последствия введения шаблонов ............................................................. 383
15.11.1. Отделение реализации от интерфейса ....................................................384
15.11.2. Гибкость и эффективность .........................................................................384
15.1 1.3. Влияние на другие компоненты C++ ........................................................ 385Дизайн и эволюция C++
Глава 1 6 . О б р а б о т к а и с кл ю ч е н и й ..................................................................387
16.1. Введение .............................................................................................................. 387
16.2. Цели и предположения ................................................................................... 388
16.3. Синтаксис.............................................................................................................389
16.4. Группировка ........................................................................................................ 390
16.5. Управление ресурсами .................................................................................. 391
1 6.5.1. Ошибки в конструкторах ............................................................................ 393
1 6.6. Возобновление или завершение? .............................................................. 394
1 6.6.1. Обходные пути для реализации возобновления ........................................397
16.7. Асинхронные события ......................................................................................398
16.8. Распространение на несколько уровней ................................................ 399
16.9. Статическая проверка .................................................................................... 399
16.9.1. Вопросы реализации ................................................................................... 401
16.10. Инварианты ......................................................................................................402
Глава 1 7 . П р о с тр а н с тв а им ен ...........................................................................403
17.1. Введение .............................................................................................................. 403
17.2. Для чего нужны пространства имен ...........................................................404
17.2.1. Обходные пути .............................................................................................404
17.3. Какое решение было бы лучшим? .............................................................. 406
17.4. Решение: пространства имен ...................................................................... 408
17.4.1. Мнения по поводу пространств имен ......................................................... 410
17.4.2. Внедрение пространств имен ....................................................................411
17.4.3. Псевдонимы пространства имен .................................................................412
17.4.4. Использование пространств имен для управления версиями ...................413
17.4.5. Технические детали ..................................................................................... 415
17.5. Классы и пространства имен ........................................................................421
17.5.1. Производные классы ................................................................................... 421
17.5.2. Использование базовых классов ............................................................... 423
17.5.3. Исключение глобальных статических объявлений ......................................424
17.6. Совместимость с С ........................................................................................... 425
Глава 18 . П р е п р о ц е с с о р е .................................................................................. 427
А лф авитны й у к а з а т е л ь .............................................................................................431