Указатель this. Inline-функции.

Лекция №4

УКАЗАТЕЛЬ THIS. INLINE-ФУНКЦИИ.

КОНСТАНТНЫЕ И СТАТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ФУНКЦИИ.

Указатель this

Каждый объект в C++ содержит специальный указатель с именем this, который автоматически создается самим компилятором и указывает на текущий объект. Типом this является Т*, где Т – тип класса текущего объекта. Поскольку указатель this определен в классе, область его действия – класс, в котором он определен. Фактически this является скрытым параметром класса, добавляемым самим компилятором к его определению. При вызове обычной функции-члена класса ей передается указатель this так, как если бы он был первым аргументом. Таким образом, вызов функции-члена

ObjName. FuncName (par1, par2);

компилятор трактует так:

ObjName. FuncName (& ObjName, parl, par2);

Но, поскольку аргументы помещаются в стек справа налево, указатель this помещается в него последним. В теле функции-члена адрес объекта доступен как указатель this. Дружественным функциям и статическим функциям-членам класса указатель this не передается. Нижеследующие примеры демонстрируют использование этого указателя:

Пример 1.

# include <iostream.h>

# include <string.h>

class Prim

{

public:

Prim (char *);

void Privet ();

char metka [20];

};

 

# include "Prim.h"

Prim:: Prim (char * name)

{

strcpy (metka, name);

Privet (); // Все три

this -> Privet (); // оператора

(* this). Privet (); // эквивалентны

}

 

void Prim:: Privet ()

{

cout <<"Hello, "<< metka << endl; // Оба оператора

cout <<"Hello, "<< this -> metka << endl; // эквивалентны

}

 

int main ()

{

Prim ob ("dear!");

}

Пример 2.

// функция возвращает точку − середину отрезка, концы которого заданы

Dot & Dot:: Middle (Dot A, Dot B)

{

x =(A. x + B. x)/2.0; y =(A. y + B. y)/2.0; // вычисляет середину отрезка

Print (); // выводит на экран координаты текущей точки

this -> Print (); // все три оператора эквивалентны

(* this). Print ();

return * this; // возвращает ссылку на текущую точку

}

Как можно видеть, внутри функции-члена Middle (Dot A, Dot B) обращения к данным-членам класса и функциям-членам могут осуществляться как непосредственно по имени, так и с помощью указателя this.

На практике такое употребление указателя this встречается крайне редко. В основном указатель this используется для возврата указателя (в форме: return this;) или ссылки (в форме: return * this;) на соответствующий объект. Этот указатель находит широкое применение при перегрузке операторов.

Встраиваемые (inline) функции

В C++ можно задать функцию, которая, фактически, не вызывается, а ее тело встраивается в программу в месте ее вызова. Она действует почти так же, как макроопределение с параметрами. По сравнению с обычными функциями встраиваемые (inline) функции обладают тем преимуществом, что их вызов не связан с передачей аргументов и возвратом результатов через стек и, следовательно, они выполняются быстрее обычных. Недостатком встраиваемых функций является то, что если они слишком большие и вызываются слишком часто, объем программы сильно возрастает. Из-за этого применение встраиваемых функций обычно ограничивается только очень простыми функциями.

Объявление встраиваемой функции осуществляется с помощью спецификатора inline, который вписывается перед определением функции.

Следует иметь в виду, что спецификатор inline только формулирует требование компилятору сформировать встроенную функцию. Если компилятор не в состоянии выполнить это требование, функция компилируется как обычная.

Компилятор не может сгенерировать функцию как встраиваемую, если она:

§ содержит оператор цикла (for, while, do - while);

§ содержит оператор switch или goto;

§ содержит статическую переменную (static);

§ если функция является рекурсивной;

§ имеет возвращаемый тип, отличный от void, и не содержит оператора return;

§ содержит встроенный код ассемблера.

Компилятор может налагать и другие ограничения на использование inline -функции, которые можно уточнить в описании конкретного компилятора. Ниже приведен пример использования встраиваемой функции:

Важно отметить, что встраиваемая функция должна быть не только объявлена, но и определена до ее первого вызова. Поэтому определение inline -функции обычно размещается в заголовочном файле.

 

Пример 3.

inline int chet (int x) { return!(x %2);}

int main ()

{

int n;

cin >> n;

if (chet (n)) cout <<"Chetnoe\n";

else cout <<"Nechetnoe\n";

}

В этом примере используется встраиваемая функция для проверки числа на четность.

Встроенными могут быть объявлены не только обычные функции, но и функции-члены. Для этого достаточно перед определением функции вставить ключевое слово inline или включить ее определение в объявление класса (в этом случае ключевое слово inline больше не нужно).

Пример 4.

Файл Dot.h

class Dot // класс точки

{

double x, y;

public:

// объявление и определение встраиваемых функций

inline double GetX (){ return x;}

inline double GetY (){ return y;}

void Get (double X, double Y) { x = X; y = Y;}

// объявление функций

void SetX (double X);

void SetY (double Y);

};

// определение функций вне тела класса, как встраиваемых

inline void Dot:: SetX (double X) { x = X;}

inline void Dot:: SetY (double Y) { x = Y;}

Пример 5.

class Any

{

public:

Any ();

static int count;

};

int Any:: count =0;

К статическим данным-членам, объявленным в разделе public класса, рекомендуется обращаться с помощью следующей конструкции:

<имя_класса>::<данное_член>

Эта форма обращения отражает тот факт, что соответствующее данное-член является единственным для всего класса.

Если статические данные-члены объявлены как закрытые, то доступ к ним можно получить с помощью обычных функций-членов. Доступ к статическим данным-членам с помощью обычных функций-членов ничем не отличается от доступа к другим данным-членам, но для этого необходимо создать хотя бы один объект данного класса. В связи со сказанным выше, можно дать следующие рекомендации:

1. Применяйте статические данные-члены для совместного использования данных несколькими объектами класса;

2. Ограничьте доступ к статическим данным-членам, объявив их в разделе protected или private.

Пример 6.

Файл Dot.h

class Dot

{

static int count;// объявление статического данного-члена – счётчика объектов

char name;

int x, y;

public:

Dot (char Name) { name = Name; x =0; y =0; count ++;}

~ Dot () { count --;}

void PrintCount (); // функция выводит количество существующих объектов

};

Файл Dot.cpp

#include " Dot. h "

void Dot:: PrintCount ()

{

char S [30];

CharToOem ("В памяти существует ", S);

cout << S << count;

CharToOem (" объекта типа Dot\n", S);

cout << S;

}

Файл Main.cpp

#include " Dot. h "

int Dot:: count =0; // инициализация статического данного-члена

int main ()

{

Dot A ('A'), B ('B'), C ('C');

A. PrintCount ();

cout << Dot:: count <<'\n'; // ошибка: данное-член count недоступен

}

В этом примере статическое данное-член count содержит количество существующих объектов. Инициализация данного-члена count осуществляется перед выполнением программы и созданием объектов в файле основной программы с помощью оператора: void Dot:: PrintCount ()

Обратите внимание, что обращение к этому члену класса в функции main () в операторе cout << Dot:: count <<'\n'; приводит к ошибке, поскольку данное-член класса count объявлено как закрытое и является недоступным за пределами класса.

При выполнении программа выводит на экран:

Пример 7.

Файл Dot.h

class Dot

{

int x, y;

static int count;

public:

Dot () { x =0; y =0; count ++;}

~ Dot () { count --;}

static int GetCount () { return count;}

void PrintCount ();

};

Файл Dot.cpp

#include " Dot. h "

void Dot:: PrintCount ()

{

char T [30];

CharToOem ("В памяти существует ", T);

cout << T << count;

CharToOem (" объекта типа Dot\n", T);

cout << T;

}

Файл Main.cpp

#include " Dot. h "

int Dot:: count =0; // инициализация статического данного-члена

int main ()

{

char S [25];

CharToOem ("Сейчас есть объектов: ", S);

cout <<S<< Dot:: GetCount ()<<'\n';

Dot A, B, C;

A. PrintCount ();

cout << Dot:: GetCount ()<<'\n';

}

Пример 8.

class Dot // класс точки

{

const char name; // имя точки – константное данное-член

double x, y; // координаты точки

public: // открытые члены класса

Dot (char Name, double X, double Y): name (Name), x (X), y (Y) {}

// или так Dot (char Name, double X, double Y): name (Name) { x = X; y = Y; }

Dot (char Name): name (Name) { x =0; y =0;}

};

 

Пример 9.

class Coord // базовый класс координат

{

double x, y;

public:

Coord () { x =0; y =0;}

double GetX () const { return x;} // константная функция

double GetY () const { return y;} // константная функция

void GetVal (double X, double Y) const; // константная функция

void SetX (double X) { x = X;}

void SetY (double Y) { y = Y;}

};

 

Константные объекты

Можно также создавать константные объекты. Для этого их объявления предваряют модификатором const. Например,

const Coord A (3, 5);

Ключевое слово const информирует компилятор, что состояние данного объекта не должно изменяться. В связи с этим компилятор генерирует сообщение об ошибке, если для константного объекта вызывается функция-член (которая может изменить его данные-члены, изменив тем самым его состояние). Исключением из этого правила являются константные функции-члены, которые в силу своего определения не изменяют состояние объекта.

Пример 10.

class Coord // базовый класс координат

{

int x, y;

public:

Coord (int X, int Y) { x = X; y = Y;}

void SetVal (int X, int Y) { x = X; y = Y;}

void GetVal (double & X, double & Y) const; // константная функция

};

Coord:: GetVal (double & X, double & Y) const

{

X = x; Y = y;

}

int main ()

{

Coord p (3, 8);

const Coord p 1(6, 9); // константный объект

int a, b;

cin >> a >> b;

p. GetVal (a, b);

p 1. SetVal (a, b); // Ошибка!!! Вызов неконстантной функции-члена

p 1. GetVal (a, b);

}

Чтобы обойти указанные ограничения на использование константных функций-членов класса, в стандарт языка С++ было введено новое ключевое слово mutable. Это ключевое слово позволяет указать, какие данные-члены класса могут быть модифицированы константными функциями-членами. Ключевое слово mutable нельзя использовать для статических и константных членов-данных; оно используется как модификатор типа, то есть синтаксис его использования имеет вид:

mutable <тип_данных> <имя_переменной-члена>;

Пример 11.

class AnyClass

{

mutable int count;

mutable const int * iptr;

public:

int func (int i =0) const

{

count = i ++;

iptr =& i;

cout << iptr;

return count;

}

};

Здесь в операторе mutable const int * iptr; модификатор mutable допустим, так как iptr является указателем на целое число, которое есть константа, хотя сам указатель константой не является.

 

Массивы объектов класса

Из объектов класса, как и из обычных переменных, можно строить массивы. Синтаксис объявления массива объектов аналогичен синтаксису объявления массивов обычных переменных. Например, следующее объявление создает массив из 10 элементов, которые являются объектами класса AnyClass:

AnyClass obArr [10];

Однако для того, чтобы компилятор смог создать этот массив, он должен использовать конструктор по умолчанию объектов класса. В отношении конструктора по умолчанию действуют перечисленные нами ранее правила. Рекомендуем не полагаться на то, что компилятор сам создаст конструктор по умолчанию, и всегда при объявлении массива объектов некоторого класса включать в этот класс конструктор по умолчанию.

Доступ к элементам массива также аналогичен доступу к массивам переменных любого другого типа. Например:

#include <iostream.h>

class AnyClass

{

int a;

public:

AnyClass (int n){ a = n;}

int GetA (){ return a;}

};

int main ()

{

//Объявление и инициализация массива объектов

AnyClass obArr [5]={13, 17, 21, 23, 27};

int i;

for (i =0; i <5; i ++)

{

//Обращение к элементам массива

cout << obArr [ i ]. GetA ()<<' ';

}

}

Эта программа выводит на экран проинициализированные значения массива объектов obArr. Фактически, примененный здесь синтаксис инициализации массива является сокращенной формой следующей конструкции:

AnyClass obArr [5] = { AnyClass (13), AnyClass (17), AnyClass (21),

AnyClass (23), AnyClass (27)};

К сожалению, ею можно воспользоваться только при инициализации массивов объектов, конструктор которых содержит только один параметр. При инициализации массивов объектов с конструктором, содержащим несколько параметров, приходится использовать полную (или длинную) форму конструкции.

В следующем примере создается двумерный массив объектов, конструктор которого содержит два параметра.

# include < iostream.h >

class Coord

{

int x, у;

public:

Coord (int X, int Y){ x = X; у = Y;}

int GetX(){ return x;}

int GetY(){ return y;}

};

int main ()

{

Coord coordArr [4][2] ={ Coord (3,4), Coord (5,6),

Coord (7,8), Coord (9,10),

Coord (ll,12), Coord (13,14),

Coord (15,16), Coord (17,18)};

int i, j;

for (i =0; i <4; i ++)

{

for (j =0; j <2; j ++)

{

cout << coordArr [ i ][ j ]. GetX ()<<' ';

cout << coordArr [ i ][ j ]. GetY ()<<' ';

}

cout << endl;

}

}

Использование указателей для доступа к объектам массива совершенно аналогично их использованию для обычных переменных и структур. Арифметика указателей также аналогична. Инкрементирование указателя приводит к тому, что он указывает на следующий объект массива, декрементирование − к тому, что он указывает на предыдущий объект массива. Рассмотрим пример:

# include < iostream. h >

class Coord

{

int x, у;

public:

Coord (int X, int Y){ x = X; у = Y;}

int GetX (){ return x;}

int GetY (){ return y;}

}

int main ()

{

Coord obArr [4][2]={ Coord (3,4), Coord (5,6),

Coord (7,8), Coord (9,10),

Coord (11,12), Coord (13,14),

Coord (15,16), Coord (17,18)};

int i;

Coord * ptr;

ptr = obArr; //Инициализация указателя адресом массива

for (i =0; i <4; i ++)

{

cout << ptr -> GetX ()<<' ';

cout << ptr -> GetY ()<<"\n";

ptr ++; //Переход на следующий объект

}

}

Эта программа выводит на экран в каждой строке значения переменных х и у текущего элемента массива объектов.

Массивы объектов классов могут располагаться в куче. Например:

# include < iostream. h >

class Coord

{

int x, у;

public:

Coord (int X, int Y){ x = X; у = Y;}

Coord(){ x =0; у =0;}

int GetX () { return x;}

int GetY () { return y;}

};

int main ()

{

int i;

Coord * ptr;

ptr = new Coord [6]; //Создание массива объектов в куче

for (i =0; i <6; i ++)

{

cout << ptr -> GetX ()<<' ';

cout << ptr -> GetY ()<<"\n";

ptr ++; //Переход на следующий объект

}

cout <<"\n";

delete [] ptr; //Удаление массива объектов из кучи

}

Следует обратить внимание, что для удаления массива объектов используется форма оператора delete с квадратными скобками.

Лекция №4

УКАЗАТЕЛЬ THIS. INLINE-ФУНКЦИИ.