7.2 Константные объекты и функции-элементы

Мы еще раз особо отмечаем принцип наименьших привилегий как один из наиболее фундаментальных принципов создания хорошего программного обес­печения. Рассмотрим один из способов применения этого принципа к объектам.

Некоторые объекты должны допускать изменения, другие — нет. Про­граммист может использовать ключевое слово const для указания на то, что объект неизменяем — является константным и что любая попытка изменить объект является ошибкой. Например,

const Time noon(12, 0, 0);

объявляет как константный объект noon класса Time и присваивает ему начальное значение 12 часов пополудни.

Замечание по технике программирования 7.1

Объявление константного объекта помогает провести в жизнь принцип наименьших

привилегий. Случайные попытки изменить объект отлавливаются во время компи­ляции и не вызывают ошибок во время выполнения.

Компиляторы С++ воспринимают объявления const настолько неукосни­тельно, что в итоге не допускают никаких вызовов функций-элементов кон­стантных объектов (некоторые компиляторы дают в этих случаях только предупреждения). Это жестоко, поскольку клиенты объектов возможно за­хотят использовать различные функции-элементы чтения «get», а они, ко­нечно, не изменяют объект. Чтобы обойти это, программист может объявить константные функции-элементы; только они могут оперировать константны­ми объектами. Конечно, константные функции-элементы не могут изменять объект — это не позволит компилятор.

Константная функция указывается как const и в объявлении, и в описании с помощью ключевого слова const после списка параметров функции, но перед левой фигурной скобкой, которая начинает тело функции. Например, в приведенном ниже предложении объявлена как константная функция-эле­мент некоторого класса А

int А::getValue () const {return privateDateMember};

которая просто возвращает значение одного из данных-элементов объекта. Если константная функция-элемент описывается вне определения класса, то как объявление функции-элемента, так и ее описание должны включать const.

Здесь возникает интересная проблема для конструкторов и деструкторов, которые обычно должны изменять объект. Для конструкторов и деструкторов константных объектов объявление const не требуется. Конструктор должен иметь возможность изменять объект с целью присваивания ему соответству­ющих начальных значений. Деструктор должен иметь возможность выпол­нять подготовку завершения работ перед уничтожением объекта.

Программа на рис. 7.1 создает константный объект класса Time и пы­тается изменить объект неконстантными функциями-элементами setHour, setMinute и setSecond. Как результат показаны сгенерированные компиля­тором Borland С++ предупреждения. Опция компилятора была установлена такой, чтобы в случае появления любого предупреждения компилятор не создавал исполняемого файла.

// TIME5.H

// Объявление класса Time. // Функции-элементы описаны в TIMES.CPP

iifndef TIME5_H #define TIME5 H

class Time { public: Time(int = 0, int

0, int = 0); // конструктор по умолчанию

// функции записи set void setTime(int, int, int) void setHour(int); void setMinute(int); void setSecond(int);

1

// установка времени

// установка часа

// установка минут

// установка секунд

.••ям

// функции чтения get (обычно объявляются const) int getHour() const;     // возвращает значение часа

int getMinute() const;            // возвращает значение минут

int getSecond() const;            // возвращает значение секунд

// функции печати (обычно объявляются const) void printMilitary() const;  // печать военного

// времени

void printStandard() const;            // печать стандартного

// времени

private: int hour; int minute; int second; } ;

//0-23 // 0-59 //0-59

ИМ

iendif

Рис. 7.1. Использование класса Time с константными объектами и константными функциями-элементами (часть 1 из 3)

Хороший стиль программирования 7.1

Объявляйте как const все функции-элементы, которые предполагается использовать с константными объектами.

Типичная ошибка программирования 7.1

Описание константной функции-элемента, которая изменяет данные-элементы объ екта.

Типичная ошибка программирования 7.2

Описание константной функции-элемента, которая вызывает неконстантную функ цию-элемент.

// TIME5.CPP

// Описания функций-элементов класса Time, finclude <iostream.h> iinclude "time5.h"

// Функция конструктор для инициализации закрытых данных. // По умолчанию значения равны 0 (смотри описание класса). Time::Time(int hr, int min, int sec) { setTime(hr, min, sec);}

// Установка значений часа, минут и секунд.

void Time::setTime(int h, int m, int s) {

hour = (h >= 0 && h < 24) ? h : 0; minute = (m >= 0 && m < 60) ? m : 0; second = (s >= 0 && s < 60) ? s : 0;

// Установка значения часа

void Time::setHour(int h) { hour = (h >= 0 && h < 24) ? h : 0; }

// Установка значения минут void Time::setMinute(int m)

{ minute = (m >= 0 && m < 60) ? m : 0; )

// Установка значения секунд void Time::setSecond(int s)

{ second = (s >= 0 && s < 60) ? s : 0; }

// Чтение значения часа

int Time::getHour() const { return hour; ) // Чтение значения минут

int Time::getMinute() const { return minute; } // Чтение значения секунд

int Time::getSecond() const ( return second; }

// Отображение времени в военном формате: HH:MM:SS void Time::printMilitary() const

{

cout « (hour < 10 ? "0": "") « hour « ":" « (minute < 10 ? "0":"" ) « minute« ":' « (second < 10 ? "0":"") « second;

}

// Отображение времени в стандартном формате: HH:MM:SS AM // (или РМ)

void Time::printStandard() const {

cout «  ((hour == 12) ? 12

«  (minute < 10 ? "0"

«  (second < 10 ? "0"

«  (hour< 12 ? "AM"

hour % 12)« ":" "") « minute « ' "") « second : "PM") ;

Рис. 7.1. Использование класса Time с константными объектами и константными функциями-элементами (часть 2 из 3)

// FIG7_1.CPP

// Попытка получить доступ к константному объекту //с не-константными функциями-элементами.

#include ciostream.h> #include "time5.h"

main ( )

// ОШИБКА // ОШИБКА // ОШИБКА

const Time t(19, 33, 52);

t.setHour(12) ; t.setMinute(20) ; t.setSecond(39);

return 0;

// константный объект

не-константная функция элемент не-константная функция элемент не-константная функция элемент

}

Compiling FIG7_1.CPP:

Warning FIG7_1.CPP: Non-const function

Time::setHour(int) called for const object Warning FXG7 l.CPP: Non-const function

Time::setMinute(int) callers for const object Warning FIG7 1.CPP: Non-const function

Time::setSecond(int) called for const object

Рис. 7.1. Использование класса Time с константными объектами и константными функциями-элементами (часть 3 из 3)

Типичная ошибка программирования 7.3

Вызов неконстантной функции-элемента для константного объекта.

Типичная ошибка программирования 7.4

Попытка изменить константный объект.

Замечание по технике программирования 7.2

Константная функция-элемент может быть перегружена неконстантным вариантом. Выбор того, какая из перегруженных функций-элементов будет использоваться, осу ществляется компилятором автоматически в зависимости от того, был объявлен объект как const или нет.

Константный объект не может быть изменен с помощью присваивания, так что он должен получить начальное значение. Если данные-элементы клас­са объявлены как const, то надо использовать инициализатор элементов, чтобы обеспечить конструктор объекта этого класса начальными значением данных-элементов. Рис. 7.2 демонстрирует использование инициализатора элементов для задания начального значения константному элементу incre­ment класса Increment. Конструктор для Increment изменяется следующим образом:

Increment :: Increment (int с, int i) : increment (i) { count = c; }

Запись : increment (i) вызывает задание начального значения элемента increment, равного i. Если необходимо задать начальные значения сразу не­скольким элементам, просто включите их в список после двоеточия, разделяя запятыми. Используя инициаторы элементов, можно присвоить начальные значения всем данным-элементам.

// FIG7_2.CPP t¹^ // Использование инициализаторов элементов для * //инициализации данных константного встроенного типа. #include

class Increment { public:

Increment(int с = 0, int i = 1);

void addlncrement() { count += increment; }

void print () const;

private:

int count;

const int increment;        // константный элемент данных

} ;

// Конструктор класса Increment Increment::Increment(int с, int i)

: increment(i)        // инициализатор константного элемента

{ count = с; }

// Печать данных

void Increment::print() const

 {

cout << "count = " << count

<< ", increment = " << increment << endl;

}

t main() {

Increment value(10, 5);

cout << "Перед приращением: "; value.print();

for (int j = 1; j <= 3; j++) { value.addlncrement();

cout << "После приращения " << j «": "; value.print();

}

return 0;

}

Перед приращением: count = 10, increment = 5 После приращения 1: count = 15, increment = 5 После приращения 2: count = 20, increment = 5 После приращения 3: count = 25, increment = 5

Рис. 7.2. Использование инициализаторов элементов для инициализации данных константного

встроенного типа

Рисунок 7.3 иллюстрирует ошибки компиляции, выдаваемые компилято­ром Borland С++ в программе, которая пытается задать начальное значение элементу increment, используя оператор присваивания, а не инициализатор элементов.

// FIG7_3.CPP

// Попытка инициализировать данные константного // встроенного типа с помощью присваивания. #include ciostream.h>

class Increment { public:

Increment(int с = 0, int i = 1); void addlncrement() { count += increment; } void print() const; private:

int count;

const int increment;

};

// Конструктор класса Increment Increment::Increment(int c, int i) { // Константный элемент 'increment'

//не получает начального значения count = с;

increment = i;     // ОШИБКА: константный объект не может

// быть изменен

}

// Печать данных

void Increment::print() const {

cout « "count = " << count

<< ", increment = " << increment « endl;

main() {

Increment value(10, 5);

cout « "Перед приращением: "; value.print();

for (int j = l; j <= 3; j++) { value.addlncrement(); cout « "После приращения " << j <<": value.print();

}

return 0;

}

Compiling FIG7_3.CPP:

Warning FIG7_3.CPP 18: Constant member 'increment' is

not initializatied Error FIG7_3.CPP 20: Cannot modify a const object Warning FIG7 3.CPP 21: Parameter 'i' is never used

Рис. 7.3. Ошибочная попытка задать начальное значение данным константного встроенного

типа с помощью присваивания

Типичная ошибка программирования 7.5

Нет инициализаторов константных данных-элементов.

Замечание по технике программирования 7.3

Константные элементы класса (объекты и «переменные») должны полумать начальные значения с помощью инициализаторов элементов. Присваивания недопустимы.