Главы 13-16 (часть IV) посвящены объектному программированию, то есть использованию механизма классов для создания абстрактных типов данных. С помощью типов данных, описывающих конкретную предметную область, язык С++ позволяет программистам сосредоточиться на решении основной задачи и тратить меньше усилий на второстепенные. Фундаментальн1е для приложения типы даннгх могут быть реализованы один раз и использованы многократно, что дает программисту возможность не думать о деталях реализации главной задачи. Инкапсуляция данных значительно упрощает последующее сопровождение и модификацию программы.

В главе 13 основное внимание мы уделим общим вопросам механизма классов: как определить класс, что такое сокрытие информации (разделение открытого интерфейса и скрытой реализации), как определять экземпляры класса и манипулировать ими. Мы также коснемся областей видимости класса, вложенных классов и классов как членов пространства имен.

В главе 14 детально исследуются средства, имеющиеся в С++ для инициализации и уничтожения объектов класса и для присваивания им значений. Для этих целей служат специальные функции-члены, наз1ваем1е конструкторами, деструкторами и копирующими операторами присваивания. М1 рассмотрим вопрос о почленной инициализации и копировании, а также специальную оптимизацию для этого случая, которая получила название именованное возвращаемое значение.

В главе 15 рассмотрим перегрузку операторов применительно к классам. Сначала м1 остановимся на общих понятиях и вопросах проектирования, а затем перейдем к рассмотрению конкретных операторов, таких, как присваивание, доступ по индексу, вызов функции, а также операторов new и delete, снецифичнIх для классов.

Будет представлено понятие дружественного класса, имеющего особые права доступа, и объяснено, зачем нужн: друзья. Будут рассмотрена: и определенные пользователями преобразования типов, стоящие за ними концепции и примеры использования. Кроме того, приводятся правила разрешения функций при перегрузке, иллюстрируемые примерами программного кода.

Шаблоны классов - тема главы 16. Шаблон класса можно рассматривать как алгоритм создания экземпляра класса, в котором параметры шаблона подлежат замене на конкретные значения типов или констант. Скажем, в шаблоне класса vector параметризован тип его элементов. В классе для представления некоторого буфера можно параметризовать не только тип размещаемых элементов, но и размер самого буфера. При разработке сложных механизмов, например в области распределенной обработки данных, могут быть параметризованы практически все интерфейсы: межпроцессной коммуникации, адресации, синхронизации. В главе 16 мы расскажем, как определить шаблон класса, как создать экземпляр класса, подставляя в шаблон конкретные значения, как определить члены шаблона класса (функции-члены, статические члены и вложенные типы) и как следует организов1вать программу, в которой используются шаблона: классов. Заканчивается эта глава содержательным примером шаблона класса.

Объектно-ориентированному программированию (ООП) и его поддержке в С++ посвящены главы 17-20 (часть IV). В главе 17 онисIваются средства поддержки базов1х концепций ООП - наследования и позднего связывания. В ООП между классами, имеющими общие черты поведения, устанавливаются отношения родитель/потомок (или тип/подтип). Вместо того чтобы повторно реализовывать общие характеристики, класс-потомок может унаследовать их от класса-родителя. В класс-потомок (подтип) следует добавить только те

детали, которые отличают его от родителя. Например, мы можем определить родительский класс Employee (работник) и двух его потомков: TemporaryEmpl (временн1й работник) и Manager (начальник), которые наследуют все поведение Employee. В них самих реализованы только специфичные для подтипа особенности. Второй аспект ООП, полиморфизм, позволяет родительскому классу представлять любого из своих наследников. Скажем, класс Employee может адресовать не только объект своего типа, но и объект типа TemporaryEmpl или Manager. Позднее связывание - это способность разрешения операций во время выполнения, то есть выбора нужной операции в зависимости от реального типа объекта. В С++ это реализуется с помощью механизма виртуальных функций.

Итак, в главе 17 представлены базовые черты ООП. В ней мы продолжим начатую в главе 6 работу над системой текстового поиска - спроектируем и реализуем иерархию классов запросов Query.

В главе 18 разбираются более сложные случаи наследования - множественное и виртуальное. Шаблон класса из главы 16 получает дальнейшее развитие и становится трехуровневой иерархией с множественным и виртуальным наследованием.

В главе 19 представлено понятие идентификации типа во время выполнения (RTTI - run time type identification). RTTI позволяет программе запросить у полиморфного объекта класса информацию о его типе во время выполнения. Например, мы можем спросить у объекта Employee, действительно ли он представляет собой объект типа Manager. Кроме того, в главе 19 мы вернемся к исключениям и рассмотрим иерархию классов исключений стандартной библиотеки, приводя примеры построения и использования своей собственной иерархии классов исключений. В этой главе рассматривается также вопрос о разрешении перегруженных функций в случае наследования классов.

В главе 20 подробно рассматривается использование библиотеки ввода/вывода iostream. Здесь м1 на примерах покажем основные возможности ввода и в1вода, расскажем, как определить свои операторы ввода и вывода для класса, как проверять состояние потока и изменять его, как форматировать данные. Библиотека ввода/вывода представляет собой иерархию классов с множественным и виртуальным наследованием.

Завершается книга приложением, где все обобщенные алгоритмы приведены в алфавитном порядке, с примерами их использования.

При написании книги зачастую приходится оставлять в стороне множество вопросов, которые представляются не менее важными, чем вошедшие в книгу. Отдельные аспекты языка - детальное описание того, как работают конструкторы, в каких случаях создаются временные объекты, общие вопросы эффективности - не вписывались во вводный курс. Однако эти аспекты имеют огромное значение при проектировании реальных приложений. Перед тем как взяться за C++ для начинающих , Стен написал книгу Inside the C++ Object Model [LIPPMAN96a], в которой освещаются именно эти вопросы. В тех местах C++ для начинающих , где читателю может потребоваться более детальная информация, даются ссылки на разделы указанной книги.

Некоторые части стандартной библиотеки С++ были сознательно исключены из рассмотрения, в частности поддержка национальных языков и численные методы. Стандартная библиотека С++ очень обширна, и все ее аспекты невозможно осветить в одном учебнике. Материал по отсутствующим вопросам вы можете найти в книгах, приведенных в списке литературы ([MUSSER96] и [STRUOSTRUP97u]). Наверняка вскоре в1йдет еще немало книг, освещающих различные аспекты стандартной библиотеки С++.

Изменения в третьем издании

Все изменения можно разбить на четыре основные категории:

материал, посвященный нововведениям языка: обработке исключений, идентификации типа во время вIнолнения, пространству имен, встроенному типу bool, новому синтаксису приведения типов;

материал, носвященн1й стандартной библиотеке С++, в том числе тинам complex, string, auto ptr, pair, носледовательн1м и ассоциативн1м контейнерам (в основном это list, vector, map и set) и обобщенн1м алгоритмам;

коррективы в старом тексте, отражающие улучшения, расширения и изменения, которые новый стандарт С++ привнес в существовавшие ранее средства языка. Примером улучшения может служить использование предваряющих объявлений для вложенных типов, ранее отсутствовавшая. В качестве примера изменения можно привести возможность для экземпляра виртуальной функции производного класса возвращать тип, производный от типа значения, возвращаемого экземпляром той же функции из базового класса. Это изменение поддерживает операцию с классами, которую иногда называют клонированием или фабрикацией классов (виртуальная функция clone() иллюстрируется в разделе 17.5.7). Пример расширения языка - возможность явно специализировать один или более параметров-типов для шаблонов функций (на самом деле, весь механизм шаблонов был радикально расширен - настолько, что его можно назвать новым средством языка!);

изменения в подходе к использованию большинства продвинутых средств языка - шаблонов и классов. Стен считает, что его переход из сравнительно узкого круга разработчиков языка С++ в широкий круг пользователей позволил ему глубже понять проблемы последних. Соответственно в этом издании мы уделили большее внимание концепциям, которые стояли за появлением того или иного средства языка, тому, как лучше его применять и как избежать подводных камней.

Будущее С++

Во время публикации книги комитет но стандартизации С++ ISO/ANSI закончил техническую работу по подготовке первого международного стандарта С++. Стандарт опубликован Международным комитетом но стандартизации (ISO) летом 1998 года.

Реализации С++, поддерживающие стандарт, должна: появиться вскоре после его публикации. Есть надежда, что после публикации стандарта изменения в С++ перестанут быть столь радикальн1ми. Такая стабильность позволит создать сложные библиотеки, написанные на стандартном С++ и направленные на решение различных промышленных задач. Таким образом, основной рост в мире С++ ожидается в сфере создания библиотек.

После публикации стандарта комиссия тем не менее продолжает свою работу, хотя и не так интенсивно. Разбираются поступающие от пользователей вопросы по интерпретации тех или иных особенностей языка. Это приводит к небольшим исправлениям и уточнениям стандарта С++. При необходимости международный стандарт будет пересматриваться каждые пять лет, чтобы учесть изменения в технологиях и нужды отрасли.

Что будет через пять лет после публикации стандарта, пока неизвестно. Возможно, новые компоненты из прикладных библиотек войдут в стандартную библиотеку С++. Но сейчас, после окончания работы комиссии, судьба С++ оказывается в руках его пользователей.

Благодарности