Программирование

Стандартный класс vector основан на средствах низкоуровневого управления памятью, таких как указатели и массивы. Его главное предназначение — помочь программисту избежать сложностей, сопряженных с этими средствами управления памятью. Разрабатывая любой класс, вы должны предусмотреть инициализацию, копирование и уничтожение его объектов.

Глава 19 Векторы, шаблоны и исключения

“Успех никогда не бывает окончательным”.

Уинстон Черчилль (Winston Churchill)

В этой главе мы завершим изучение вопросов проектирования и реализации наиболее известного и полезного контейнера из библиотеки STL: класса vector. Мы покажем, как реализовать контейнеры с переменным количеством элементов, как описать контейнеры, в которых тип является параметром, а также продемонстрируем, как обрабатывать ошибки, связанные с выходом за пределы допустимого диапазона. Как обычно, описанные здесь приемы будут носить универсальный характер, выходя далеко за рамки класса vector и даже реализации контейнеров. По существу, мы покажем, как безопасно работать с переменным объемом данных разных типов. Кроме того, в примерах проектирования постараемся учесть конкретные реалии. Наша технология программирования основана на шаблонах и исключениях, поэтому мы покажем, как определить шаблоны, и продемонстрируем основные способы управления ресурсами, играющими ключевую роль в эффективной работе с исключениями.

19.1. Проблемы

В конце главы 18 наша разработка класса vector достигла этапа, на котором мы могли выполнять следующие операции.

• Создавать объекты класса vector, элементами которого являются числа с плавающей точкой двойной точности с любым количеством элементов.

• Копировать объекты класса vector с помощью присваивания и инициализации.

• Корректно освобождать память, занятую объектом класса vector, когда он выходит за пределы области видимости.

• Обращаться к элементам объекта класса vector, используя обычные индексные обозначения (как в правой, так и в левой части оператора присваивания).

Все это хорошо и полезно, но, для того чтобы выйти на ожидаемый уровень сложности (ориентируясь на сложность стандартного библиотечного класса vector), мы должны разрешить еще несколько проблем.

• Как изменить размер объекта класса vector (изменить количество его элементов)?

• Как перехватить и обработать ошибку, связанную с выходом за пределы объекта класса vector?

• Как задать тип элементов в объекте класса vector в качестве аргумента?

Например, как определить класс vector так, чтобы стало возможным написать следующий код:

vector vd;             // элементы типа double

double d;

while(cin>>d) vd.push_back(d); // увеличить vd, чтобы сохранить

                               // все элементы

vector vc(100);          // элементы типа char

int n;

cin>>n;

vc.resize(n);                  // создать объект vc, содержащий

                               // n элементов

Очевидно, что такие операции над векторами очень полезны, но почему это так важно с программистской точки зрения? Почему это достойно включения в стандартный набор приемов программирования? Дело в том, что эти операции обеспечивают двойную гибкость. У нас есть одна сущность, объект класса vector, которую мы можем изменить двумя способами.

• Изменить количество элементов.

• Изменить тип элементов.

Эти виды изменчивости весьма полезны и носят фундаментальный характер. Мы всегда собираем данные. Окидывая взглядом свой письменный стол, я вижу груду банковских счетов, счета за пользование кредитными карточками и телефонные разговоры. Каждый из этих счетов по существу представляет собой список строк, содержащих информацию разного типа: строки букв и чисел. Передо мной лежит телефон; в нем хранится список имен и телефонных номеров. В книжных шкафах на полках стоят книги. Наши программы схожи с ними: в них описаны контейнеры, состоящие из элементов разных типов. Существуют разные контейнеры (класс vector просто используется чаще других), содержащие разную информацию: телефонные номера, имена, суммы банковских операций и документы. По существу, все, что лежит на моем столе, было создано с помощью каких-то компьютерных программ.

Очевидным исключением является телефон: он сам является компьютером, и когда я пересматриваю номера телефонов, вижу результаты работы программы, которая похожа на ту, которую мы пишем. Фактически эти номера можно очень удобно хранить в объекте класса vector.