Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ

Майерс Скотт

void registerCallback(std::string func(int)); // типом параметра

// является функция

// принимающая int и

// возвращающая string

Имя параметра – func – необязательно, поэтому registerCallback может быть объявлена и так:

void registerCallback(std::string (int)); // то же, что выше; имя

// параметра опущено

Отметим, что «std::string (int)» – это сигнатура функции. tr1::function позволяет

сделать функцию registerCallback намного более гибкой за счет того, что ее аргументом может быть любая вызываемая сущность, которая принимает параметр int или нечто преобразуемое в int и возвращает string или нечто преобразуемое в string. tr1::function принимает в качестве шаблонного параметра сигнатуру целевой функции:

void registerCallback(std::tr1::function<std::string (int)> func);

// параметр func – это любая вызываемая

// сущность с сигнатурой, совместимой

// с “std::string (int)”

Гибкость такого рода удивительно удобна. Я постарался продемонстрировать ее в правиле 35.

• tr1::bind делает все, на что способны адаптеры-связыватели STL bind1st и bind2nd, плюс многое другое. В отличие от связывателей, существовавших до TR1, tr1::bind может работать как с константными, так и с неконстантными функциями-членами. Допускаются также параметры, передаваемые по ссылке. Кроме того, в отличие от старых связывателей, tr1::bind не нуждается в помощи со стороны при работе с указателями на функции, поэтому обращаться к ptr_fun, mem_fun или mem_fun_ref перед вызовом tr1::bind больше нет нужды. Проще говоря, tr1::bind – это связыватель второго поколения, которое существенно лучше своих предшественников. Пример использования я привел в правиле 35.

Прочие компоненты TR1 я разделил на две группы. Первая группа представляет довольно дискретную, самостоятельную функциональность:

• Хэш-таблицы используются для реализации контейнеров, подобных set, multiset, map и multimap. Интерфейсы новых контейнеров смоделированы на основе соответствующего компонента из предыдущей версии библиотеки. Наиболее удивительны в хэш-таблицах TR1 имена: tr1::unordered_set, tr1::unordered_multiset, tr1::unordered_map, tr1::unordered_multimap. Они отражают тот факт, что в отличие от set, multiset, map или multimap, элементы кэшированных контейнеров TR1 никак не упорядочены.

• Регулярные выражения, включая возможность поиска и замены в строках, перебора соответствий и т. п.

• Кортежи (tuples) – изящные обобщения шаблона pair, уже имеющегося в стандартной библиотеке. Если объект типа pair может содержать только два объекта, то объект tr1::tuple может служить вместилищем для произвольного числа других объектов. Эмигранты из стран Python и Eiffel, возрадуйтесь! Теперь в C++ появилась горсть и вашей родной земли.

• tr1::array – по существу, «STL-изированный» массив, то есть массив, поддерживающий такие функции-члены, как begin и end. Размер tr1::array фиксируется при компиляции; этот объект не использует динамической памяти.

• tr1::mem_fn – синтаксически унифицированный способ адаптации указателей на функции-члены. Как tr1::bind обобщает связыватели bind1st и bind2nd из библиотеки C++98, так и tr1::mem_fn расширяет возможности mem_fn и mem_fn_ref.

• tr1::reference_wrapper – средство, предназначенное для того, чтобы придать ссылкам большее сходство с объектами. В частности, это дает возможность создавать контейнеры, которые ведут себя так, будто содержат ссылки (в действительности контейнер может содержать только объекты или указатели).

• Генератор случайных чисел – средство, намного превосходящее функцию rand, которую C++ унаследовал от стандартной библиотеки C.

• Специальные математические функции, включая полиномы Лагерра, функции Бесселя, полные эллиптические интегралы и многое другое.

• Расширения, совместимые с C99, – набор функций и шаблонов, предназначенных для включения в C++ многих новых средств из библиотеки C99.

Второй набор компонентов TR1 обеспечивает поддержку более изощренной техники программирования с применением шаблонов, включая и метапрограммирование шаблонов (см. правило 48):

• Характеристики типов (type traits) – набор классов для предоставления информации о типах во время компиляции (см. правило 47). По данному типу T классы-характеристики TR1 могут узнать, является ли он встроенным, обладает ли виртуальным деструктором, представляет ли пустой класс (см. правило 39), может ли быть неявно преобразован в некоторый другой тип U и многое другое. Классы-характеристики TR1 также могут также определить правильное выравнивание для данного типа, что очень важно при написании специализированных функций распределения памяти (см. правило 50).

• tr1::result_of – шаблон, позволяющий вывести тип значения, возвращаемого функцией. При написании шаблонов часто важно иметь возможность ссылаться на тип объекта, возвращаемого при вызове функции (шаблона), но этот тип может сложным образом зависеть от типов параметров. tr1::result_of упрощает определение возвращаемого типа значения, возвращаемого функцией… tr1::result_of используется и во многих местах в самой библиотеке TR1.

Несмотря на то что некоторые части TR1 (в частности, tr1::bind и tr1::mem_fn) обобщают ранее существовавшие компоненты, все же TR1 содержит и немало совсем новых возможностей. Ни один из компонентов TR1 не заменяет существующих, поэтому унаследованный код будет продолжать работать.

Отчет TR1 сам по себе – всего лишь документ [4] . Чтобы воспользоваться преимуществами описанной в нем функциональности, необходим доступ к ее реализации. Рано или поздно код будет поставляться вместе с компиляторами, но в 2005 году, когда писалась настоящая книга, вероятно, не все включенное в TR1 вошло в состав имеющейся у вас реализации стандартной библиотеки. К счастью, нужные компоненты можно найти и в других местах: 10 из 14 компонентов TR1 основаны на библиотеках, доступных на сайте Boost (см. правило 55), поэтому это отличный источник TR1-подобной функциональности. Я говорю «TR1-подобной», потому что хотя значительная часть того, что описано в TR1, и базируется на библиотеках Boost, есть некоторые моменты, в которых нынешние версии Boost не вполне соответствуют спецификации TR1. Возможно, когда вы будете читать эту главу, Boost не только будет предоставлять полностью соответствующую TR1 реализацию, но также и те четыре компонента, которые вошли в TR1 независимо.

4

В начале 2005 года, когда писалась настоящая книга, этот документ еще не был завершен, и его URL может измениться. Поэтому я рекомендую узнавать о его текущем адресе на страницеЭтот URL не изменится.

Если вы предпочитаете применять TR1-подобные библиотеки Boost в качестве временной меры, до тех пор, пока вместе с компиляторами не начнут поставляться собственные реализации TR1, возможно, вам придется применить трюк с пространствами имен. Все компоненты Boost находятся в пространстве имен boost, тогда как компоненты TR1 должны находиться в пространстве std::tr1. Вы можете указать компилятору, чтобы он воспринимал ссылки на пространство std::tr1 как на boost. Вот как это делается:

namespace std {