Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

Для каждого заголовка стандартной библиотеки языка С существует аналогичный заголовочный файл без первой буквы c в имени и с расширением .h, например заголовочный файл <time.h> для заголовка <ctime>. Версии заголовков с окончанием .h определяют глобальные имена, а не имена в пространстве имен std.

Некоторые, но не все средства, определенные в этих заголовках, описаны в следующих разделах и главах основного текста книги. Если вам необходима более полная информация, обратитесь к онлайн-документации или к книге по языку С++ экспертного уровня.

Б.1.2. Пространство имен std

Средства стандартной библиотеки определены в пространстве имен std, поэтому, чтобы использовать их, необходимо указать их явную квалификацию, выполнить объявление using или директиву using.

std::string s;       // явная квалификация

using std::vector;   // объявление using

vector<int>v(7);

using namespace std; // директива using

map<string,double> m;

В этой книге для доступа к пространству имен std мы использовали директиву using. Будьте осторожны с директивами using (см. раздел A.15).

Б.1.3. Стиль описания

Полное описание даже простой операции из стандартной библиотеки, например конструктора или алгоритма, может занять несколько страниц. По этой причине мы используем чрезвычайно лаконичный стиль представления. Рассмотрим пример.

Мы старались выбирать мнемонические идентификаторы, поэтому символы b,e будут обозначать итераторы, задающие начало и конец диапазона; p — указатель или итератор; x — некое значение, полностью зависящее от контекста. В этой системе обозначений отличить функцию, не возвращающую никакого результата, от функции, возвращающей переменную булевого типа, без дополнительных комментариев невозможно, поэтому, если не приложить дополнительных усилий, их можно перепутать. Для операций, возвращающих переменную типа bool, в объяснении обычно стоит знак вопроса.

Если алгоритмы следуют общепринятым соглашениям, возвращая конец входной последовательности для обозначения событий “отказ”, “не найден” и т.п. (раздел Б.3.1), то мы это явно не указываем.

Б.2. Обработка ошибок

Стандартная библиотека состоит из компонентов, которые разрабатывались в течение сорока лет. По этой причине ее стиль и принципы обработки ошибок являются несогласованными.

• Библиотека в стиле языка С состоит из функций, многие из которых для индикации ошибок устанавливают флаг errno (см. раздел 24.8).

• Многие алгоритмы для последовательностей элементов возвращают итератор, установленный на элемент, следующий за последним, отмечая тем самым, что произошла ошибка или искомый элемент не найден.

• Библиотека потоков ввода-вывода для сообщений об ошибках использует состояние каждого потока и может (если пользователь этого потребует) генерировать исключения (см. разделы 10.6 и Б.7.2).

• Некоторые компоненты стандартной библиотеки, такие как vector, string и bitset, при обнаружении ошибок генерируют исключения.

Стандартная библиотека разработана так, чтобы все ее средства удовлетворяли базовым условиям (см. раздел 19.5.3). Иначе говоря, даже если исключение сгенерировано, ни один ресурс (например, память) не будет потерян и ни один инвариант класса из стандартной библиотеки не будет нарушен.

Б.2.1. Исключения

Некоторые средства стандартной библиотеки сообщают об ошибках, генерируя исключения.

Эти исключения могут возникнуть в любом коде, явно или неявно использующем указанные средства библиотеки. Если вы уверены, что все использованные средства были использованы правильно и поэтому не могли сгенерировать исключение, то целесообразно всегда в каком-то месте (например, в функции main()) перехватывать объекты одного из корневых классов иерархии исключений из стандартной библиотеки (например, exception).

Мы настоятельно рекомендуем не генерировать исключения встроенных типов, например числа типа int или строки в стиле языка C. Вместо этого следует генерировать объекты типов, специально разработанных для использования в качестве исключения. Для этого можно использовать класс, производный от стандартного библиотечного класса exception.

class exception {

public:

  exception();

  exception(const exception&);

  exception& operator=(const exception&);

  virtual ~exception();

  virtual const char* what() const;

};

Функцию what() можно использовать для того, чтобы получить строку, предназначенную для представления информации об ошибки, вызвавшей исключение.

Приведенная ниже иерархия стандартных исключений может помочь вам классифицировать исключения.

Можете определить исключение, выведя его из стандартного библиотечного исключения следующим образом:

struct My_error:runtime_error {

  My_error(int x):interesting_value(x) { }

  int interesting_value;

  const char* what() const { return "My_error"; }

};

Б.3. Итераторы

Итераторы — это клей, скрепляющий алгоритмы стандартной библиотеки с их данными. Итераторы можно также назвать механизмом, минимизирующим зависимость алгоритмов от структуры данных, которыми они оперируют (см. раздел 20.3).

Б.3.1. Модель итераторов

Итератор — это аналог указателя, в котором реализованы операции косвенного доступа (например, оператор * для разыменования) и перехода к новому элементу (например, оператор ++ для перехода к следующему элементу). Последовательность элементов определяется парой итераторов, задающих полуоткрытый диапазон [begin:end].

Иначе говоря, итератор begin указывает на первый элемент последовательности, а итератор end — на элемент, следующий за последним элементом последовательности. Никогда не считывайте и не записывайте значение *end. Для пустой последовательности всегда выполняется условие begin==end. Другими словами, для любого итератора p последовательность [p:p] является пустой.

Для того чтобы считать последовательность, алгоритм обычно получает пару итераторов (b, e) и перемещается по элементам с помощью оператора ++, пока не достигнет конца.

while (b!=e) { // используйте !=, а не <

               // какие-то операции

  ++b;         // переходим к последнему элементу

}

Алгоритмы, выполняющие поиск элемента в последовательности, в случае неудачи обычно возвращают итератор, установленный на конец последовательности. Рассмотрим пример.

p = find(v.begin(),v.end(),x); // ищем x в последовательности v

if (p!=v.end()) {

      // x найден в ячейке p

}

else {

      // x не найден в диапазоне [v.begin():v.end())

}