C++: библиотека программиста

 
185 
Удвоенная двойная передача 
Итак, давайте попробуем реализовать двойную передачу для невидимых указателей. Этот раздел 
представляет собой элементарное распространение приемов, которыми мы пользовались без связи с 
указателями. 
Первая попытка 
Сейчас мы сделаем первый заход на арифметические операции с невидимыми указателями. Он 
работает, но обладает некоторыми ограничениями, на которые следует обратить внимание и должным 
образом исправить. Чтобы избежать проблем, связанных с возвращением ссылок на временные 
значения (см. окончание главы 11), я перехожу на использование оператора 
new
. Проблемы сборки 
мусора будут рассматриваться позже. 
// В файле number.h 
class NBase; // Клиентам об этом ничего знать не нужно 
class Number { 
protected: 
Number(const Number&) {} 
Number() 
{} 
public: 
virtual NBase& operator+(const NBase&) = 0; 
virtual Number& operator+(const Number&) = 0; 
// 
И т.д. 
}; 
// В файле number.cpp 
class Integer; 
class Real; 
class PNumber : public Number { 
private: 
NBase* 
number; 
protected: 
virtual NBase& operator+(const NBase& n) const 
{ return *number + n; } 
// #2 
public: 
PNumber(NBase* n) : number(n) {} 
virtual Number& operator+(const Number& n) const 
{ return *(new PNumber(&(n + *number))); } 
// #1 
}; 
class NBase : public Number { 
// Промежуточный базовый класс 
// Традиционная двойная передача в NBase 
public: 
virtual NBase& operator+(const Integer&) const = 0; 
virtual NBase& operator+(const Real&) const = 0; 
// 
И т.д. 
virtual NBase& operator+(const NBase&) const = 0; 
virtual Number& operator+(const Number& n) const 
{ return Integer(0); } 
// Заглушка не вызывается 
}; 
class Integer : public NBase { 

---

 186 
private: 
int 
value; 
protected: 
virtual NBase& operator+(const Integer& i) const 
{ return *(new Integer(value + i.value)); } // #4 
public: 
Integer(int i) : value(i) {} 
virtual NBase& operator+(const NBase& n) const 
{ return n + *this; } 
// 
#3 
}; 
class Real : public NBase { ... }; 
Как и в исходном варианте двойной передачи, постарайтесь не сосредотачивать взгляд и медленно 
отодвигайте страницу от носа, пока ну ловите суть происходящего. Ниже подробно расписано, что 
происходит, когда клиент пытается сложить два 
Number
(а на самом деле — два 
PNumber
, но клиент об 
этом не знает). Предположим, складываются два 
Integer
: 
1. Вызывается операторная функция 
PNumber::operator+(const Number&)
левого указателя. 
Выражение переворачивается, и вызывается аналогичная функция правого указателя, при этом 
аргументом является левый указываемый объект. Однако перед тем, как это случается, функция 
создает 
PNumber
для результата. 
2. Вызывается операторная функция 
PNumber::operator+(const NBase&)
левого указателя. 
Вызов делегируется оператору 
+
указываемого объекта. 
3. Вызывается операторная функция 
Integer::operator+(const NBase&)
правого 
указываемого объекта. Выражение снова переворачивается. 
4. Вызывается операторная функция 
Integer::opeator+(const Integer&)
левого 
указываемого объекта, где наконец и выполняется реальная операция вычисления суммы. 
В итоге происходит четыре передачи — две для указателей и две для указываемых объектов. Отсюда и 
название — удвоенная двойная передача. Мы обходимся без преобразований типов, но зато о 
существовании 
NBase
приходится объявлять на первых страницах газет. 
Сокращение до трех передач 
Если мы разрешим программе «знать», что изначально слева и справа стоят 
PNumber
, и выполним 
соответствующее приведение типов, количество передач можно сократить до трех: оставить одну 
передачу для операторной функции 
PNumber::operator+(const Number&)
плюс две обычные 
двойные передачи. Первый 
PNumber
приходит к выводу, что справа также стоит 
PNumber
, выполняет 
понижающее преобразование от 
Number
к 
PNumber
, а затем напрямую обращается к указываемому 
объекту. При этом удается обойтись без 
PNumber::operator+(const NBase&)
. Есть и 
дополнительное преимущество — при должной осторожности можно удалить из файла .h все ссылки 
на NBase. 
Проблема заключается в том, что какой-нибудь идиот может вопреки всем предупреждениям породить 
от 
Number
свой класс, выходящий за пределы вашей тщательно построенной иерархии. Это будет 
означать, что не все 
Number
будут обязательно «запакованы» в 
PNumber
. Только что показанная 
методика предотвращает создание производных от 
Number
классов за пределами файла .cpp и даже 
правильно работает с производными классами без оболочек (
Number
без 
PNumber
) при условии, что 
они правильно реализуют схему удвоенной двойной передачи. 
Как долго результат остается действительным? 
В показанной выше реализации клиент должен помнить о необходимости избавляться от 
Number
, 
вызывая 
delete &aResult
. Это серьезное ограничение среди прочего усложняет вложенные 
вычисления, поскольку для всех промежуточных результатов приходится создавать указатель для их 
последующего удаления. В комитет ANSI поступило предложение (так и не принятое), в соответствии 
с которым компилятор должен гарантировать, что временная величина в стеке остается действительной 

---