 |
Явные преобразования типов
|
|
|
|
Если перед выражением указать имя типа в круглых скобках, то значение выражения будет преобразовано к указанному типу:
double x = (double)1;void* addr;Complex* cptr = (Complex*) addr;Такие преобразования типов использовались в языке Си. Их основным недостатком является полное отсутствие контроля. Явные преобразования типов традиционно использовались в программах на языке Си и, к сожалению, продолжают использоваться в Си++, что приводит и к ошибкам, и к путанице в программах. В большинстве своем ошибок в Си++ можно избежать. Тем не менее, иногда явные преобразования типов необходимы.
Для того чтобы преобразовывать типы, хотя бы с минимальным контролем, можно записать
static_cast < тип > (выражение)Операция static_cast позволяет преобразовывать типы, основываясь лишь на сведениях о типах выражений, известных во время компиляции. Иными словами, static_cast не проверяет типы выражений во время выполнения. С одной стороны, это возлагает на программиста большую ответственность, а с другой — ускоряет выполнение программ. С помощью static_cast можно выполнять как стандартные преобразования, так и нестандартные. Операция static_cast позволяет преобразовывать типы, связанные отношением наследования, указатель к указателю, один числовой тип к другому, перечислимое значение к целому. В частности, с помощью операции static_cast можно преобразовывать не только указатель на производный класс к базовому классу, но и указатель на базовый класс к производному, что в общем случае небезопасно.
Однако попытка преобразовать целое число к указателю приведет к ошибке компиляции. Если все же необходимо преобразовать совершенно не связанные между собой типы, можно вместо static_cast записать reinterpret_cast:
|
|
|
Если необходимо ограниченное преобразование типа, которое только преобразует неизменяемый тип к изменяемому (убирает описатель const), можно воспользоваться операцией const_cast:
const char* addr1;char* addr2 = const_cast < char* > addr1;Использование static_cast, const_cast и reinterpret_cast вместо явного преобразования в форме (тип) имеет существенные преимущества. Во-первых, можно всегда применить "минимальное" преобразование, т. е. преобразование, которое меньше всего изменяет тип. Во-вторых, все преобразования можно легко обнаружить в программе. В-третьих, легче распознать намерения программиста, что важно при модификации программы. Сразу можно будет отличить неконтролируемое преобразование от преобразования неизменяемого указателя к изменяемому.
Неявное преобразование типа
Неявные преобразования типа выполняются главным образом для согласования аргументов оператора или функции (если это возможно) со значениями, предполагаемыми в этих операторах или функциях. Все неявные преобразования типа, которые могут встретиться, перечислены ниже (слева указывается преобразуемый тип, а справа - список типов, в которые он может быть преобразован):
Преобразования абстрактных типов данных
(преобразование типов данных, созданных программистом)
Преобразование типов, определяемых пользователем с помощью конструкторов и операций преобразования. При работе со стандартными типами данных в Си имеют место явные и неявные преобразования их типов. По аналогии для классов также могут быть определены такие операции - они ассоциируются с конструированием объектов класса. Так, если в программе встречается преобразование типа (класса) "yyy" к типу (классу) "xxx", то для его осуществления в классе "xxx" необходим конструктор вида xxx(yyy &);
Сами преобразования типов происходят в тех случаях, что и обычные преобразования базовых типов данных:
|
|
|
· при использовании операции явного преобразования типов;
· при выполнении операции присваивания, если она не переопределена в виде "xxx=yyy" (транслятором создается временный объект класса "xxx", для которого вызывается указанный конструктор и который затем используется в правой части операции присваивания);
· при неявном преобразовании типа формального параметра функции при передаче его по значению (вместо конструктора копирования);
· при неявном преобразовании типа результата функции при передаче его по значению (вместо конструктора копирования);
· при определении объекта класса "xxx" одновременно с его инициализацией объектом класса "yyy" (вместо конструктора копирования)
yyy b;
xxx a = b;
При конструировании объекта класса "xxx" с использованием объекта класса "yyy" естественно должна быть обеспечена доступность необходимых данных последнего (например, через дружественность).
Как правило, при создании объекта вызывается конструктор, за исключением случая, когда объект создается как копия другого объекта этого же класса (с помощью конструктора копирования). Конструктор копирования обязателен, если в программе используются функции-элементы и переопределенные операции, которые получают формальные параметры и возвращают в качестве результата такой объект не по ссылке, а по значению.
Наследование классов
Начиная рассматривать вопросы наследования, нужно отметить, что обоснованно введенный в программу объект призван моделировать свойства и поведение некоторого фрагмента решаемой задачи, связывая в единое целое данные и методы, относящиеся к этому фрагменту. В терминах объектно-ориентированной методологии объекты взаимодействуют между собой и с другими частями программы с помощью сообщений. В каждом сообщении объекту передается некоторая информация. В ответ на сообщение объект выполняет некоторое действие, предусмотренное набором компонентных функций того класса, которому он принадлежит. Таким действием может быть изменение внутреннего состояния (изменение данных) объекта либо передача сообщения другому объекту.
|
|
|
Каждый объект является конкретным представителем класса. Объекты одного класса имеют разные имена, но одинаковые по типам и внутренним именам данные. Объектам одного класса для обработки своих данных доступны одинаковые компонентные функции класса и одинаковые операции, настроенные на работу с объектами класса. Таким образом, объект выступает в роли типа, позволяющего вводить нужное количество объектов, имена (названия) которых программист выбирает по своему усмотрению.
Объекты разных классов и сами классы могут находиться в отношении наследования, при котором формируется иерархия объектов, соответствующая заранее предусмотренной иерархии классов.
Иерархия классов позволяет определять новые классы на основе уже имеющихся. Имеющиеся классы обычно называют базовыми (иногда порождающими), а новые классы, формируемые на основе базовых, - производными (порожденными), иногда классами-потомками или наследниками. Производные классы <получают наследство> - данные и методы своих классов - и, кроме того, могут пополняться собственными компонентами (данными и собственными методами). Наследуемые компоненты не перемещаются в производный класс, а остаются в базовых классах. Сообщение, обработку которого не могут выполнить методы производного класса, автоматически передается в базовый класс. Если для обработки сообщения нужны данные, отсутствующие в производном классе, то их пытаются отыскать автоматически и незаметно для программиста в базовом классе.
При наследовании некоторые имена методов (компонентных функций) и (или) компонентных данных базового класса могут быть по-новому определены в производном классе. В этом случае соответствующие компоненты базового класса становятся недоступными из производственного класса. Для доступа из производственного класса к компонентам базового класса, имена которых повторно определены в производном, используется операция '::' указания (уточнения) области видимости.
Любой производный класс может, в свою очередь, становиться базовым для других классов, и таким образом формируется направленный граф иерархии классов и объектов. В иерархии производный объект наследует разрешенные для наследования компоненты всех базовых объектов. Другими словами, у объекта имеется возможность доступа к данным и методам всех своих базовых классов.
|
|
|
Наследование в иерархии классов может отображаться и в виде дерева, и в виде более общего направленного ациклического графа. Допускается множественное наследование - возможность для некоторого класса наследовать компоненты нескольких никак не связанных между собой базовых классов. Например, класс <окно на экране> и класс <сообщение> совместно могут формировать новый класс объектов <сообщение в окне>.
При наследовании классов важную роль играет статус доступа (статус внешней видимости) компонентов. Для любого класса все его компоненты лежат в области его действия. Тем самым любая принадлежащая классу функция может использовать любые компонентные данные и вызывать любые принадлежащие классу функции. Вне класса в общем случае доступны только те его компоненты, которые имеют статус public.
В иерархии классов соглашение относительно доступности компонентов класса следующее:
Собственные (private) методы и данные доступны только внутри того класса, где они определены.
Защищенные (protected) компоненты доступны внутри класса, в котором они определены, и дополнительно доступны во всех производных классах.
Общедоступные (public) компоненты класса видимы из любой точки программы, т.е. являются глобальными.
Если считать, что объекты, т.е. конкретные представители классов, обмениваются сообщениями и обрабатывают их, используя методы и данные классов, то при обработке сообщения используются, во-первых, общедоступные члены всех классов программы; во-вторых, защищенные компоненты базовых и рассматриваемого классов и, наконец, собственные компоненты рассматриваемого класса. Собственные компоненты базовых и производных классов, а также защищенные компоненты производных классов не доступны для сообщения и не могут участвовать в его обработке.
Еще раз отметим, что на доступность компонентов класса влияет не только явное использование спецификаторов доступа (служебных слов) - private (собственный), protected (защищенный), public (общедоступный), но и выбор ключевого слова class, struct, union, с помощью которого объявлен класс.
|
|
|
