C++: библиотека программиста

 
15 
низкоуровневые возможности С++, вы действуете, как суровый детектив с его сакраментальной 
фразой: «Доверься мне — я знаю, что делаю». Компилятор закатывает глаза и безмолвно подчиняется. 
С++ интригует своими явными противоречиями. Его гибкость легко превращается в главный источник 
ошибок. За возможности его расширения не приходится расплачиваться скоростью или объемом кода. 
Он элегантен в одних руках и опасен в других, прост и сложен одновременно. После нескольких лет 
работы вы так и не можете решить, восхищаться им или проклинать. Да, настоящий знаток понимает 
все концепции, лежащие в основе языка и склоняющие чашу весов в его пользу. Эти концепции не 
видны с первого взгляда; чтобы понять их, необходимо в течение нескольких лет пытаться решать 
совершенно разные задачи. Некоторые архитектурные парадигмы лучше всего соответствуют 
конкретным языковым решениям. Их неправильное сочетание обернется хаосом, а правильное — 
элегантностью. 
Три великие идеи С++ 
О нетривиальном использовании C++ написано так много, что я даже не знаю, с чего начать. Вам 
когда-нибудь приходилось видеть стереограммы? С первого взгляда они похожи на случайный узор, но 
после медленного и внимательного разглядывания на них проявляется слон, спираль или что-нибудь 
еще. Чтобы увидеть смысл в точках и пятнах, нужно рассматривать их в контексте объединяющей 
темы. Именно здесь кроется одно из самых больших разочарований при изучении архитектуры и идиом 
C++. Сначала кажется, что перед вами — огромная куча разрозненных приемов и ни одного правила 
того, как ими пользоваться. Эта книга научит вас «видеть слона». Существует множество 
классификаций нетривиальных аспектов C++, но я разделил их на несколько простых тем: 
• 
Косвенные обращения. 
• 
Гомоморфные иерархии классов. 
• 
Пространства памяти. 
В основе каждой темы лежит конкретный синтаксис и средства C++, и их совместное применение 
позволяет решать самые разные задачи. Существует много других приемов и принципов, которые тоже 
стоило бы включить в эту книгу, но эти три категории помогают организовать очень большое 
количество тем в логически стройную структуру. 
В первой части приведен обзор многих важных аттракционов синтаксического цирка C++. Например, 
многие программисты C++ не имеют большого опыта работы с перегруженными операторами и лишь 
теоретически знают, как они применяются. Оказывается, большинство программистов никогда не 
использует шаблоны или обработку исключений и лишь немногие умеют пользоваться потоками 
ввода/вывода за рамками простейших обращений к объектам 
cout
и 
cin
. В части 1 стараюсь 
выровнять уровни подготовки читателей, заполнить пробелы в ваших знаниях C++ и подготовиться к 
игре. Часть 1 можно читать от корки до, бегло просматривать или пропускать целые разделы в 
зависимости от того, насколько хорошо вы знакомы с нюансами C++. 
Термин косвенное обращение (indirection) относится к разным конкретным темам, однако везде 
используется одна и та же концепция: клиентский объект обращается с запросом к другому объекту, 
который, в свою очередь, поручает работу третьему объекту. Косвенность связана со средним объектом 
в цепочке. Иногда годится слышать, что это определение почти совпадает с определением 
делегирования (delegation), 
одного 
из 
краеугольных 
камней 
объектно-ориентированного 
программирования. Тем не менее, в C++ идиомы, используемые с этой концепцией, и ее языковая 
поддержка выходят далеко за рамки того, что считается делегированием
в других языках. В этой книге 
часто используется термин указатель (pointer); вы встретите его в каждой главе. Указатели C++ 
способны на многое. Они могут определить, где в памяти, на диске или в сети находится объект, на 
который они ссылаются; когда он уничтожается; изменяется ли он или доступен только для чтения; и 
даже то, существует ли объект или просто представляет собой некую область в абстрактном 
пространстве памяти — и все это происходит без активного участия самого объекта, который может 
ничего не знать об этих низкоуровневых операциях. Возможности, что и говорить, впечатляющие, 
однако они основаны на нескольких очень простых идиомах. 
О проектировании иерархии классов говорили все кому не лень — одни по делу, другие болтали об 
«имитации объектов реального мира». Большинство аргументов в равной степени относится к любому 
объектно-ориентированному языку, и я вовсе не намерен захламлять книгу по C++ своими личными 

---

 16 
взглядами на объектно-ориентированный дизайн. Тем не менее, один конкретный тип наследования — 
гомоморфное наследование (homomorphic derivation) — оказывается исключительно полезным в 
сочетании со специфическими средствами C++. В гомоморфной иерархии все производные классы 
получают свой открытый интерфейс от некоторого базового класса-предка. Как правило, «мать всех 
базовых классов» девственно чиста — она не содержит ни одной переменной, а все ее функции 
являются чисто виртуальными. В C++ с этой концепцией ассоциируются многие полезные идиомы 
проектирования и программирования. 
За концепцией пространства памяти (memory space) кроется нечто большее, чем обычное управление 
памятью. Перегружая в C++ операторы 
new
и 
delete
, вы определяете, где создаются объекты и как 
они уничтожаются. Кроме того, можно создавать абстрактные коллекции, в которых не всегда понятно, 
с чем вы имеете дело — с настоящим объектом или с абстракцией. На горизонте уже видны контуры 
новых распределенных объектно-ориентированных структур, разработанных такими фирмами, как 
Microsoft, Apple и Taligent. Правда, вам придется пересмотреть некоторые базовые представления о 
том, где находятся объекты и как они перемещаются в другое место — все эти темы я выделил в 
категорию пространств памяти. Пространства памяти позволяют определить тип объекта во время 
выполнения программы — возможность, которой до обидного не хватает в C++. Конечно, мы 
поговорим и об управлении памятью, но этим дело не ограничится. 
Как читать эту книгу 
Перед вами — не руководство с готовыми рецептами для конкретных ситуаций. Скорее это сборник 
творческих идей и головоломок. Если к концу книги вы почувствуете, что ваш арсенал приемов 
программирования на C++ расширился, значит, я достиг своей цели, а учить вас, когда и как 
пользоваться этими приемами, я не стану. 
Материал каждой отдельной главы невозможно в полной мере понять без предварительного знакомства 
со всеми остальными главами. И все же я приложил максимум усилий, чтобы материал любой главы 
был полезен немедленно после знакомства с ней и чтобы главы логически следовали друг за другом, а 
наш воображаемый слон вырисовывался постепенно — бивни, уши, хобот и т. д. После прочтения 
книга может пригодиться в качестве справочника — что-то вроде личной и очень краткой 
энциклопедии приемов программирования и идиом C++. 
За многие годы изучения и использования C++ я узнал, что даже у опытных программистов в 
познаниях встречаются пробелы; в оставшемся материале части я постараюсь выровнять уровень 
подготовки всех читателей. Это не вступительное описание языка, а скорее краткая сводка тем, 
которые будут использованы в последующих главах. В главе 2 мы стремительно пробежимся по 
некоторым особенностям языка. Глава 3 посвящена шаблонам — постепенно эта тема становится все 
более важной, поскольку шаблоны поддерживаются во все большем числе компиляторов. В главе 4 
рассматривается обработка исключений на основе рекомендованного стандарта ANSI и приводится 
пара замечаний о нестандартных исключениях, встречающихся в реальном мире. 
Часть 2 посвящена разным типам указателей — от глупых до гениальных. На этом фундаменте 
построена вся книга, и я уверен, что эти сведения будут полезны любому читателю. 
В части 3 рассматриваются структура и реализация типов и иерархий классов в C++. Основное 
внимание уделено одному из частных случаев — гомоморфным иерархиям классов. Заодно мы 
поговорим об объектах классов, представителях и других любопытных темах. Большинству читателей 
стоит прочитать третью часть от начала до конца, но никто не запрещает вам просмотреть ее и 
отобрать темы по своему вкусу. И хотя вы будете полагать, что знаете об указателях все на свете, они 
совершенно неожиданно снова возникнут в контексте гомоморфных иерархий. 
В части 4 нас поджидает самая ужасная тема C++ — управление памятью. Уровень изложения 
меняется от примитивного до нормального и сверхсложного, но основное внимание уделяется тем 
проблемам, которые могут возникнуть при программировании на C++, и их возможным решениям на 
базе разных языковых средств. Лично я считаю, что начальные главы этой части абсолютно 
необходимы для счастливой и полноценной жизни в C++, но если вас, допустим, совершенно не 
интересует процесс сборки мусора — оставьте последнюю пару глав и займитесь чем-нибудь более 
полезным для общества. 

---