ании extern. Однако, такое описание нельзя использовать прежде, чем класс будет определен, например, struct S; extern S a; extern S f(); extern void g(S); void h() { g(a); // ошибка: S неопределено f(); // ошибка: S неопределено } R.7.1.2 Спецификации функций Некоторые спецификации можно использовать только в описании функций. спецификация-fct: inline virtual Спецификация inline подсказывает транслятору, что необходимо произвести подстановку тела функции вместо обычной реализации вызова функции. Подсказка может игнорироваться. В случае функций, не являющихся членами, спецификация inline дополнительно устанавливает для функции внутреннее связывание ($$R.3.3). Функция ($$R.5.2.2, $$R.8.2.5), определенная в описании класса, имеет по умолчанию спецификацию inline. Функция-член со спецификацией inline должна иметь в точности такое же определение в каждой единице трансляции, где она появляется. Функцию-член не обязательно явно описывать со спецификацией inline при описании класса, чтобы она трактовалась как подстановка. Если спецификации inline не было, связывание будет внешним, если только определение со спецификацией inline не появится перед первым вызовом функции. class X { public: int f(); inline int g(); // X::g() имеет внутреннее связывание int h(); }; void k(X* p) { int i = p->f(); // теперь X::f() внешнее связывание int j = p->g(); // ... } inline int X::f() // ошибка: вызов до определения // как inline { // ... } inline int X::g() { // ... } inline int X::h() // теперь X::h() имеет внутреннее связывание { // ... } Спецификация virtual может использоваться только в описаниях нестатических функций-членов при описании класса (см. $$R.10.2). R.7.1.3 Спецификация typedef Описания со спецификацией typedef задают идентификаторы, которые позднее могут использоваться для обозначения основных или производных типов. Спецификация typedef недопустима в определении-функции ($$R.8.3). имя-typedef: идентификатор В пределах области видимости ($$R.3.2) описания typedef любой идентификатор, появляющийся в части любого из описателей, становится синтаксически эквивалентным служебному слову и обозначает тип, связанный с данным идентификатором, как описано в $$R.8. Таким образом, имя-typedef является синонимом другого типа. В отличие от описания класса ($$R.9.1) имя-typedef не добавляет нового типа. Например, после описания typedef int MILES, *KLICKSP; конструкции MILES distance; extern KLICKSP metricp; являются законными описаниями, тип distance есть int, а у metricp тип "указатель на int". С помощью typedef можно переопределить имя так, чтобы оно опять обозначало тип, на который уже ссылалось, причем даже в той области видимости, в которой тип был первоначально описан, например, typedef struct s { /* ... */ } s; typedef int I; typedef int I; typedef I I; Безымянный класс, который определяется в typedef, получает в качестве своего имени имя, использованное в typedef, например, typedef struct { /* .... */ } S; // имя структуры стало S С помощью описания typedef нельзя переопределить имя типа, описанного в этой же области видимости, так, чтобы оно обозначало другой тип, например, class complex { /* ... */ }; typedef int complex; // ошибка: переопределение Аналогично, нельзя описывать класс с именем типа, описанного в этой же области видимости, так, чтобы он обозначал другой тип, например, typedef int complex; class complex { /* ... */ }; // ошибка: переопределение Имя-typedef, которое обозначает класс, является именем-класса ($$R.9.1). Синоним нельзя использовать после следующих префиксов: class, struct и union, а также в именах конструкторов и деструкторов в описании самого класса, например, struct S { S(); ~S(); }; typedef struct S T; S a = T(); // нормально struct T* p; // ошибка R.7.1.4 Спецификация шаблона типа Спецификация шаблона типа используется для задания семейства типов или функций (см. $$R.14). R.7.1.5 Спецификация friend Спецификация friend используется для задания доступа к членам класса (см. $$R.11.4). R.7.1.6 Спецификация типа К спецификации типа относятся: спецификация-типа: имя-простого-типа спецификация-класса спецификация-перечисления спецификация-сложного-типа :: имя-класса const volatile При описании объекта служебные слова const и volatile можно добавить к любой законной спецификации-типа. Во всех других случаях в описании может присутствовать не более одной спецификации-типа. Объект со спецификацией const можно инициализировать, но его значение не должно изменяться в дальнейшем. Объект со спецификацией const, если только он не был явно описан как extern, не подлежит внешнему связыванию и должен инициализироваться ($$R.8.4, $$R.12.1). Целое со спецификацией const, инициализированное выражением-константой, может использоваться в выражении-константе ($$R.5.19). Каждый элемент массива со спецификацией const имеет ту же спецификацию, а каждый нестатический член, не являющийся функцией, из объекта класса со спецификацией const сам считается const ($$R.9.3.1). Объект типа без конструктора или деструктора, который имеет спецификацию const, может быть помещен в память, доступную только по чтению. Попытка записи в любую часть такого объекта или приведет к особой адресной ситуации, или пройдет бесследно, как если бы объект не имел спецификации const. Не существует не зависящего от реализации объяснения объектов со спецификацией volatile. Она служит подсказкой транслятору избегать слишком активной оптимизации, связанной с этим объектом, поскольку значение объекта может изменяться способами, скрытыми от транслятора. Каждый элемент массива со спецификацией volatile имеет ту же спецификацию и каждый нестатический член, не являющийся функцией, из объекта класса со спецификацией volatile сам считается volatile ($$R.9.3.1). Если спецификация-типа отсутствует в описании, она считается заданной как int. имя-простого-типа: полное-имя-класса уточненное-имя-типа char short int long signed unsigned float double void Вместе с int нельзя задавать более одного служебного слова long или short. Они могут использоваться и поодиночке, тогда считается, что тип есть int. Служебное слово long может появиться вместе с double. Вместе с char, short, int или long нельзя задавать более одного служебного слова signed или unsigned. Они могут использоваться и поодиночке, тогда считается, что тип есть int. Спецификация signed указывает, что объекты типа char и битовые поля являются знаковыми, для других целочисленных типов эта спецификация избыточна. Конструкции спецификация-класса и спецификация-перечисления определяются в $$R.9 и $$R.7.2 соответственно. спецификация-сложного-типа: служебное-слово-класса имя-класса служебное-слово-класса идентификатор служебное-слово-класса: class struct union Если задан идентификатор, спецификация-сложного-типа описывает его как имя-класса (см. $$R.9.1). Если определено имя, которое описывается с помощью спецификации union, то оно должно быть определено как объединение. Если определено имя, которое описывается с помощью спецификации class, то оно должно быть определено с помощью спецификаций class или struct. Если определено имя, которое описывается с помощью спецификации struct, оно должно быть определено с помощью спецификации class или struct. Имена вложенных типов ($$R.9.7) должны уточняться именем объемлющего класса: уточненное-имя-типа: имя-typedef имя-класса :: уточненное-имя-типа полное-имя-класса: уточненное-имя-класса :: уточненное-имя-класса уточненное-имя-класса: имя-класса имя-класса :: уточненное-имя-класса Имя, уточненное именем-класса должно быть типом, определенным в этом классе или в базовом классе этого класса. Как обычно, имя, описанное в производном классе, делает невидимыми члены с этим именем из базовых классов (см. $$R.3.2). R.7.2 Описание перечисления Перечисление является отдельным целочисленным типом ($$R.3.6.1) с константами-именами. Его имя в своей области видимости становится конструкцией имя-перечисления, т.е. служит зарезервированным словом. имя-перечисления: идентификатор спецификация-перечисления: enum идентификатор opt { список-перечисления } список-перечисления: элемент-перечисления список-перечисления , элемент-перечисления элемент-перечисления: идентификатор идентификатор = выражение-константа Все идентификаторы из списка-перечисления считаются описанными как константы и могут появляться всюду, где требуются константы. Если не было элементов перечисления с =, то значения констант начинаются с нуля и последовательно увеличиваются на единицу по мере продвижения в списке слева направо. Если элемент перечисления встретился с =, то его идентификатор принимает заданное значение, а последующие идентификаторы без инициализирующей части будут получать возрастающие значения, начиная с заданного. Значение элемента перечисления должно быть типа int или значением, которое можно привести к int с помощью стандартных целочисленных преобразований ($$R.4.1). Имена элементов перечисления должны быть отличны от имен обычных переменных и других элементов перечисления той же области видимости. Значения элементов перечисления не обязаны отличаться друг от друга. Считается, что элемент перечисления описан с момента появления его идентификатора или инициализирующего значения, (если оно есть). Например, в определениях enum { a, b, c=0 }; enum { d, e, f=e+2 }; значения a, c, и d заданы как 0, b и e как 1, а f как 3. Каждое перечисление является целочисленным типом, который отличен от всех других целочисленных типов. Типом элемента перечисления считается данное перечисление. Значение элемента перечисления или объекта типа перечисления преобразуется к целому с помощью стандартных целочисленных преобразований ($$R.4.1). Например, в следующем фрагменте: enum color { red, yellow, green=20, blue }; color col = red; color* cp = &col; if (*cp == blue ) // ... color задан как целочисленный тип, описывающий разные цвета, col описан как объект этого типа, а cp как указатель на объект этого типа. Возможными значениями объекта типа color являются red, yellow, green, blue. Эти значения можно преобразовать в целые значения 0, 1, 20 и 21. Поскольку каждое перечисление - это отдельный тип, объекту типа color можно присваивать только значения типа color, например, color c = 1; // ошибка: несоответствие типов // нет преобразования от int в color int i = yellow; // нормально: yellow преобразуется в int со значением 1 // стандартное целочисленное преобразование Обратитесь также к $$R.18.3. Элементы перечисления, определенные в классе ($$R.9), относятся к области видимости этого класса, и к ним можно обращаться извне функций-членов этого класса только с помощью явного уточнения именем класса ($$R.5.1). Имя самого типа перечисления локально в этом классе ($$R.9.7), например, class X { public: enum direction { left='l', right='r' }; int f(int i) { return i==left ? 0 : i==right ? 1 : 2; } }; void g(X* p) { direction d; // ошибка: `direction' вне int i; // области видимости i = p->f(left); // ошибка: `left' тоже невидим i = p->f(X::right); // нормально // ... } R.7.3 Описания asm Описание asm имеет вид: описание-asm: asm ( строка-литерал) ; Назначение описания asm определяется реализацией. Обычно оно используется для передачи информации от транслятора к ассемблеру. R.7.4 Спецификации связи С помощью спецификации-связи можно связать ($$R.3.3) фрагменты программ на С++ и на другом языке: спецификация-связи: extern строка-литерал { список-описаний opt } extern строка-литерал описание список-описаний: описание список-описаний описание Требуемое связывание задается с помощью строки-литерала. Ее назначение определяется реализацией. Но во всех реализациях должно быть предусмотрено связывание с функцией на языке С ("С") и с функцией на языке С++ ("С++"). По умолчанию связывание задается как "С++", например, complex sqrt(complex); // по умолчанию связывание с C++ extern "C" { double sqrt(double); // связывание с C } Спецификации связи могут быть вложенными. Спецификация связи не задает область видимости. Спецификация-связи может встретиться только в файловой области видимости ($$R.3.2). Спецификация-связи для класса относится к объектам, описанным в нем, и функциям, не являющимся членами. Спецификация-связи, относящаяся к некоторой функции, относится и ко всем объектам и функциям, описанным в ней. Описание связи, содержащее неизвестную для реализации строку, считается ошибочным. Если функция имеет более одной спецификации-связи, то они должны быть согласованы, т.е. задавать одну и ту же строку-литерал. Описание функции без указания спецификации-связи не должно предшествовать первому указанию спецификации связи для этой функции. Функция может быть описана без указания спецификации связи даже после явного указания спецификации связи, но связывание, явно заданное в более раннем описании, не будет устранено таким описанием функции. Из множества перегруженных функций ($$R.13) с данным именем не более одной может иметь связывание с языком С, см. $$R.7.4. Связывание можно установить для объектов, например: extern "C" { // ... _iobuf_iob[_NFILE]; // ... int _flsbuf(unsigned,_iobuf*); // ... } Когда задается спецификация связи, то функции и объекты можно описать как статические внутри { }. Для таких функций или объектов команда связывания игнорируется. Иначе, функция, описанная при задании связи, трактуется, как если бы она была явно описана как extern, например, ниже второе описание ошибочно ($$R.7.1.1): extern "C" double f(); static double f(); // ошибка Объект, описанный внутри конструкции extern "C" { /* ... */ } все же считается определенным, а не просто описанным. Связывание объектов на С++ с объектами, определенными на других языках, так же как и обратное связывание, зависит от языков и реализации. Такое связывание возможно только в том случае, когда алгоритмы размещения объектов в памяти являются достаточно схожими для двух языков. Если для задания связи в строке-литерале из спецификации-связи используется имя языка программирования, то рекомендуется, чтобы написание этого имени копировалось из документа, определяющего данный язык, например, Ada (а не ADA) и Fortran (а не FORTRAN). R.8 Описатели Список-описателей, фигурирующий в описании, - это последовательность через запятую описателей, каждый из которых может иметь инициализатор. список-описаний: описатель-с-инициализатором список-описаний , описатель-с-инициализатором описатель-с-инициализатором: описатель инициализатор opt Описание состоит из двух частей: спецификации (спецификация-описания; см. $$R.7.1) и описателей (список-описателей). Спецификации задают основной тип, класс памяти или другие свойства описываемых объектов и функций. Описатели задают имя этих объектов и функций, а также, возможно, изменяют тип с помощью таких операций, как * (указатель на) и () (функция возвращающая). В описателе также можно задать начальные значения, инициализация обсуждается в $$R.8.4 и $$R.12.6. Описатели имеют такой синтаксис: описатель: имя-в-описателе операция-ptr описатель описатель (список-описаний-параметров) список-спецификаций-cv opt описатель [ выражение-константа opt] ( описатель ) операция-ptr: * список-спецификаций-cv opt & список-спецификаций-cv opt полное-имя-класса :: * список-спецификаций-cv opt список-спецификаций-cv: const volatile имя-в-описателе: имя имя-класса ~имя-класса имя-typedef уточненное-имя-типа Конструкция имя-класса имеет определенное назначение при описании класса с этим именем, она же используется как уточнение в операции :: для разрешения коллизий в области видимости ($$R.12.1, $$R.12.4). R.8.1 Имена типов Имя типа необходимо указывать при задании операции явного преобразования типа или в качестве параметра в операциях sizeof или new. Для этого служит конструкция имя-типа, которая синтаксически эквивалентна описанию объекта или функции этого типа, в котором отсутствует имя объекта или функции. имя-типа: список-спецификаций-типа абстрактный-описатель opt список-спецификаций-типа: спецификация-типа список-спецификаций-типа абстрактный-описатель: операция-ptr абстрактный-описатель opt абстрактный-описатель opt ( список-описаний-параметров ) список-спецификаций cv opt абстрактный-описатель opt [ выражение-константа opt ] ( абстрактный-описатель ) Можно однозначно указать, в каком месте абстрактного-описателя нужно добавить идентификатор, чтобы конструкция стала описателем, допустимым в описании. Тогда поименованный тип будет тем же, что и тип гипотетического идентификатора. Например, описания int // int i int * // int *pi int *[3] // int *p[3] int (*)[3] // int (*p3i)[3] int *() // int *f() int (*)(double) // int (*pf)(double) задают соответственно такие типы: "целое", "указатель на целое", "массив из 3 указателей на целое", "указатель на массив из 3 целых", "функция без параметров, возвращающая указатель на целое", "указатель на функцию с параметром типа double, возвращающую целое". R.8.1.1 Устранение неоднозначности Неоднозначность, отмеченная в $$R.6.8, которая возникает из-за сходства между приведением, заданным в функциональном стиле, и описанием, может также появиться в контексте описания. В этом контексте она проявляется как сходство между описанием функции, в котором есть избыточные скобки вокруг имени параметра, и описанием объекта, в котором в качестве инициализатора используется операция приведения, заданная в функциональном стиле. Как и для операторов, неоднозначность устраняется правилом, согласно которому следует считать описанием любую конструкцию, которая может служить таковым. Можно явно устранить неоднозначность в описании или с помощью приведения, заданного не в функциональном стиле, или с помощью операции = для обозначения инициализации, например, struct S { S(int); }; void foo(double a) { S x(int(a)); // описание функции S y((int)a); // описание объекта S z = int(a); // описание объекта } R.8.2 Смысл описателей Список описателей следует после (возможно пустого) списка спецификаций-описания ($$R.7.1). Каждый описатель содержит в точности одно имя-из-описателя, которое задает описываемый идентификатор. Если не считать описаний некоторых специальных функций ($$R.12.3, $$R.13.4), имя-из-описателя является просто идентификатором. Спецификации auto, static, extern, register, friend, inline, virtual или typedef относятся непосредственно к каждому имени-из-описателя из списка описателей. Тип каждого имени-из-описателя определяется как спецификацией-описания ($$R.7.1), так и его описателем. Таким образом, описание некоторого идентификатора имеет вид T D где T обозначает тип, а D - описатель. Если в описании D есть идентификатор без скобок, то тип этого идентификатора есть T. В описании, где D имеет вид ( D1 ) тип D1 такой же, как и тип D. Наличие скобок не меняет типа заключенного в них имени-из-описателя, но для сложных описателей оно может повлиять на порядок применения операций. R.8.2.1 Указатели В описании T D, в котором D имеет вид * список-спецификаций-cv opt D1 тип описываемого идентификатора есть "... список-спецификаций-cv указатель на T". Конструкция список-спецификаций-cv относится к указателю, а не к указуемому объекту. Например, в описаниях const ci = 10, *pc = &ci, *const cpc = pc; int i *p, *const cp = &i; определяются: ci как константа целое; pc как указатель на константу целое; cpc как константа указатель на константу целое; i как целое; p как указатель на целое; и cp как константа указатель на целое. После инициализации значения ci, cpc и cp не могут быть изменены. Значение pc можно изменять так же, как и значение объекта, на который указывает cp. Приведем примеры допустимых операций: i = ci; *cp = ci; pc++; pc = cpc; pc = p; Недопустимы следующие операции: ci = 1; // ошибка ci++; // ошибка *pc = 2; // ошибка cp = &ci; // ошибка cpc++; // ошибка p = pc; // ошибка Каждая из этих операций недопустима или потому, что она изменяет значение объекта, описанного со спецификацией const, или потому, что делает такое изменение возможным позднее с помощью указателя, настроенного на объект без спецификации const. Аналогична ситуация со спецификацией volatile. Обратитесь к $$R.5.17 и $$R.8.4. Нельзя описывать указатели на ссылки ($$R.8.2.2) или указатели на битовые поля ($$R.9.6). R.8.2.2 Ссылки В описании T D, в котором D имеет вид & список-спецификаций-cv opt D1 тип описываемого идентификатора есть "...список-спецификаций-cv ссылка на T". Тип void& недопустим. Например, во фрагменте void f(double& a) { a += 3.14; } // ... double d = 0; f(d); a описывается как параметр, являющийся ссылкой, поэтому вызов f(d) приведет к увеличению d на 3.14. Во фрагменте int v[20]; // ... int& g(int i) { return v[i]; } // ... g(3) = 7; описывается: функция g() возвращает ссылку на целое; поэтому оператор g() = 7; присвоит 7 четвертому элементу массива v. Рассмотрим следующий программный фрагмент: struct link { link* next; }; link* first; void h(link*& p) // `p' ссылка на указатель { p->next = first; first = p; p = 0; } void k() { link* q = new link; h(q); } Здесь p описано как ссылка на указатель на link, поэтому вызов h(q) не изменит значение q, равное 0, см. также $$R.8.4.3. Недопустимы ссылки на ссылки, ссылки на битовые поля ($$R.9.6), массивы ссылок и указатели на ссылки. Описание ссылки должно содержать инициализатор ($$R.8.4.3), за исключением тех случаев, когда описание содержит явную спецификацию extern ($$R.7.1.1), или является описанием члена класса ($$R.9.2) при описании самого класса, или является описанием параметра или возвращаемого типа ($$R.8.2.5), см. также $$R.3.1. R.8.2.3 Указатели на члены В описании T D, в котором D имеет вид полное-имя-класса :: * список-спецификаций-cv opt D1 тип описываемого идентификатора есть "... список-спецификаций-cv указатель на член класса полное-имя-класса типа T". Например, во фрагменте class X { public: void f(int); int a; }; int X::* pmi = &X::a; void (X::* pmf)(int) = &X::f; pmi и pmf описываются как указатель на член X типа T и указатель на член X типа void(int) соответственно. Эти объекты можно использовать так: X obj; // ... obj.*pmi = 7; // присвоить 7 члену obj типа int (obj.*pmf)(7); // вызвать функцию-член obj // с параметром 7 Отметим, что указатель на член нельзя настроить на статический член класса ($$R.9.4), см. также $$R.5.5 и $$R.5.3. R.8.2.4 Массивы В описании T D, в котором D имеет вид D1 [ выражение-константа opt ] описывается идентификатор типа " ... массив T". Если выражение-константа присутствует ($$R.5.19), то оно должно иметь целочисленный тип и значение, большее 0. Это выражение задает число элементов массива. Если значение выражения-константы есть N, то массив имеет N элементов с индексами от 0 до N-1. Массив можно образовывать из: одного из основных типов (за исключением void), указателя, указателя на члены, класса, перечисления или из другого массива. Если подряд идут несколько спецификаций "массив ...", образуется многомерный массив, причем выражение-константа, задающее границы массива, может отсутствовать только для первого массива. Такое умолчание полезно в случае параметров функции типа массив, а также когда массив является внешним, а его определение, с которым связано резервирование памяти, находится в другом месте. Первое выражение-константа может быть пропущено и в том случае, если за описателем следует список-инициализаторов ($$R.8.4). Тогда размер массива определяется числом элементов, приведенных в инициализаторе ($$R.8.4.1). В описании float fa[17], *afp[17]; описаны массив чисел типа float и массив указателей на числа типа float, а в описании static int x3d[3][5][7]; описан статический трехмерный массив целых размера 3x5x7. Строго говоря, x3d является массивом из трех элементов, каждый из которых есть массив из пяти массивов, а каждый из последних является массивом из семи целых. В выражении допустимо появление любого из следующих выражений: x3d, x3d[i], x3d[i][j], x3d[i][j][k]. Если в выражении участвует идентификатор типа массив, то, исключая случаи операнда в операциях sizeof или & и инициализатора для ссылки ($$R.8.4.3), его тип преобразуется в указатель на первый элемент массива. Несмотря на это преобразование, массивы не являются изменяемыми адресами. Если не считать случай использования массива при описании класса ($$R.13.4.5), операция индексации определяется так, что E1[E2] совпадает с *((E1) + (E2)). С учетом правил преобразования типов для операции +, если E1 есть массив, а E2 целое, то E1[E2] указывает на E2-элемент из E1. Поэтому, несмотря на свой асиметричный вид, индексация - коммутативная операция. Аналогичное правило действует и для многомерных массивов. Если E - n-мерный массив размера ixjx...xk, то в выражении он преобразуется в указатель на (n-1)-мерный массив размера jx...xk. Если к этому указателю явно или неявно в результате индексации применяется операция *, указуемый (n-1)-мерный массив сам немедленно преобразуется в указатель. Например, рассмотрим описание int x[3][5]; Здесь описан массив из 3x5 целых. Если в выражении появляется x, то оно преобразуется в указатель на первый массив из пяти целых. Если в выражении появляется x[i], что эквивалентно *(x+i), в начале x преобразуется в указатель, как было сказано выше, затем x+i преобразуется к типу x, для чего необходимо i умножить на размер объекта, на который указывает x, т.е. на размер пяти целых. Затем происходит сложение и применяется косвенность, после чего получим массив (из пяти целых), который в свою очередь преобразуется в указатель на первое из целых. Если есть еще одна индексация, процесс повторяется, и на этот раз мы получим в результате целое. Из всего этого следует, что массивы В С++ хранятся по строкам (последний индекс изменяется быстрее всего), а значение первого индекса из описания позволяет вычислить размер памяти, необходимой для массива, однако при вычислении индексного выражения первый индекс роли не играет. R.8.2.5 Функции В описании T D, в котором D имеет вид D1 (список-описаний-параметров ) список-спецификаций-cv opt описываемый идентификатор имеет тип "...список-спецификаций-cv функция с параметрами типа список-описаний-параметров возвращающая T". список-описаний-параметров: список-описаний-парам opt ... opt список-описаний-парам , ... список-описаний-парам: описание-параметра список-описаний-парам , описание-параметра описание-параметра: спецификации-описания описатель спецификации-описания описатель = выражение спецификации-описания абстрактный-описатель opt спецификации-описания абстрактный-описатель opt = выражение Если список-описаний-параметров завершается эллипсисом (...), про число параметров известно только то, что оно больше или равно числа заданных параметров, если список параметров пуст, то функция параметров не имеет. Список параметров void эквивалентен пустому списку параметров. Не считая этого случая, void не может быть типом параметра (хотя типы, получаемые из void, такие как void*, допустимы). R.8.3 Определения функций Определения функций имеют вид определение-функции: спецификации-описания opt описатель инициализатор-ctor тело-функции тело-функции: составной-оператор Конструкция описатель из определения-функции должна содержать описатель вида D1 ( список-описаний-параметров ) список-спецификаций-cv opt в соответствии с определениями из $$R.8.2.5 Формальные параметры относятся к области видимости самого большого блока тела-функции. Приведем пример полного определения функции. int max( int a, int b, int c) { int m = (a > b) ? a : b; return (m > c) ? m : c; } Здесь int представляет спецификации-описания, max(int a, int b, int c) - описатель, а { /* ... */ } - тело-функции. Конструкция инициализатор-ctor используется только в конструкторах, см. $$R.9.3.1 и $$R.12.6. Конструкция список-спецификаций-cv может участвовать: в описании нестатической функции-члена, в определении нестатической функции-члена или в описании указателя на функцию-член, см. $$R.9.3.1. Она относится к типу функции. Отметим, что неиспользуемым формальным параметрам имена можно не давать, например, void print(int a, int) { printf("a = %d\n",a); } R.8.4 Инициализаторы За описателем может идти начальное значение описываемого идентификатора. инициализатор: = выражение-присваивания = { список-инициализаторов , opt } ( список-выражений ) список-инициализаторов: выражение-присваивания список-инициализаторов , выражение-присваивания { список-инициализаторов , opt } Автоматические, регистровые, статические и внешние переменные можно инициализировать произвольными выражениями, содержащими константы и описанные ранее переменные и функции. int f(int); int a = 2; int b = f(a); int c(b); Указатель типа const T*, т.е. указатель на константу T, может инициализироваться указателем типа T*, но инициализация для указателей в обратном порядке незаконна. Объекты типа T можно инициализировать объектами типа T независимо от использования спецификаций const или volatile в типах инициализируемой переменной или инициализатора, например, int a; const int b = a; int c = b; const int* p0 = &a; const int* p1 = &b; int* p2 = &b; // ошибка: указатель без const // настраивается на объект const int *const p3 = p2; int *const p4 = p1; // ошибка: указатель без const // настраивается на объект const const int* p5 = p1; Здесь причина обеих ошибок одна: если допустить подобную инициализацию, она позволит изменять с помощью указателя без соответствующей спецификации значение чего-то, что было описано как const. На выражения для стандартных значений параметров накладывается больше ограничений, см. $$R.8.2.6. Инициализация объектов классов с помощью конструкторов описывается в $$R.12.6.1. Копирование объектов классов описывается в $$R.12.8. Порядок инициализации статических объектов определяется в $$R.3.4 и $$R.6.7. Гарантируется, что переменные статического класса памяти ($$R.3.5), которые не были инициализированы, в качестве начального значения получат 0, приведенный к нужному типу. То же справедливо для статических членов объектов класса. Начальные значения автоматических и регистровых переменных, которые не были инициализированы, неопределены. Если инициализатор относится к указателю или объекту арифметического типа, он состоит из одного выражения (возможно в скобках). В качестве начального значения объекта берется значение выражения, происходят такие же преобразования типа, как и в случае присваивания. Заметим, что поскольку () не является инициализатором, описание X a(); задает не объект a типа класс X, а является описанием функции без параметров, возвращающей X. Инициализатор для статического члена принадлежит области видимости члена класса, например, int a; struct X { static int a; static int b; }; int X::a = 1; int X::b = a; // X::b = X::a R.8.4.1 Агрегат Агрегатом называется массив или объект типа класс ($$R.9), не имеющий конструкторов ($$R.12.1), частных или защищенных членов ($$R.11), базовых классов ($$R.10) и виртуальных функций ($$R.10.2). Если агрегат инициализируется, то инициализатором должен быть список-инициализаторов, который состоит из заключенного в фигурные скобки списка, разделенного запятыми, инициализаторов для членов агрегата. Инициализаторы идут в возрастающем порядке индексов или членов агрегата. Если агрегат содержит вложенные агрегаты, это правило применяется рекурсивно для членов вложенных агрегатов. Если инициализаторов в списке меньше, чем членов агрегата, то он дополняется нулевыми значениями соответствующих типов. Например, в следующем фрагменте struct S { int a; char* b; int c; } S ss = { 1, "asdf" }; ss.a инициализируется значением 1, ss.b - "asdf", а ss.c - 0. Кроме того, агрегат, являющийся классом, можно инициализировать объектом этого класса или класса, являющегося общим производным от него ($$R.12.8). Фигурные скобки разбираются следующим образом. Если список-инициализаторов начинается левой фигурной скобкой, то список инициализаторов, разделенных запятыми, задает значения членам агрегата, причем считается ошибкой, если инициализаторов больше, чем членов. Иначе, если список-инициализаторов или вложенный агрегат не начинается левой фигурной скобкой, то из списка используется такое число элементов, которое нужно для инициализации членов текущего агрегата; все оставшиеся элементы используются для инициализации членов следующего агрегата, в который вложен текущий агрегат. Например, в определении int x[] = { 1, 3, 5 }; массив x инициализируется как одномерный массив из трех элементов, поскольку размер массива не указан, и приведено три инициализатора. Приведем пример инициализации с полной скобочной структурой. float y[4][3] = { { 1, 3, 5 }, { 2, 4, 6 }, { 3, 5, 7}, }; Здесь значения 1, 3, 5 инициализируют первую строку массива y[0], т.е. y[0][0], y[0][1] и y[0][2]. Аналогично, следующие две строки инициализируют y[1] и y[2]. Инициализаторы приведены не полностью, поэтому y[3] инициализируется нулями. Точно такого же результата можно достичь с помощью такой инициализации: float y[4][3] = { 1, 3, 5, 2, 4, 6, 3, 5, 7, }; Последний (самый правый) индекс изменяется быстрее всего. В последнем примере инициализатор для y начинается левой фигурной скобкой, но для y[0] скобки не задано, поэтому из списка используется три элемента, также по три последовательных элемента используется для y[1] и y[2]. В следующем примере float y[4][3] = { { 1 }, { 2 }, { 3 }, { 4 } }; инициализируется первый столбец y (который рассматривается как двумерный массив), а остальные столбцы принимают значение 0. Инициализация массива объектов типа класс с помощью конструкторов описывается в $$R.12.6.1. Инициализатор для объединения без конструктора должен быть или отдельным выражением типа объединения, или заключенным в фигурные скобки, инициализатором первого члена объединения, например, union u { int a; char* b; }; u a = { 1 }; u b = a; u c = 1; // ошибка u d = { 0, "asdf" }; // ошибка u e = { "asdf" }; // ошибка Число инициализаторов не должно превышать числа членов или элементов, которые инициализируются. Например, следующая инициализация ошибочна: char cv[4] = { 'a', 's', 'd', 'f', 0 }; // ошибка R.8.4.2 Символьные массивы Массив символов (неважно, знаковых или беззнаковых) можно инициализировать строкой-литералом: символы строки последовательно инициализируют элементы массива. Следующее определение дает пример символьного массива, элементы которого инициализируются строкой: char msg[] = "Syntax error on line %s\n"; Заметим, что поскольку '\n' задает один символ, и поскольку добавляется завершающий символ '\0', sizeof(msg) равно 25. Нельзя задавать больше инициализаторов, чем есть элементов в массиве, поэтому следующий пример ошибочен: здесь нет места для подразумевающегося символа конца строки ('\0'): char cv[4] = "asdf"; // ошибка R.8.4.3 Ссылки Переменная, описанная как T&, т.е. "ссылка на тип T" ($$R.8.2.2), должна инициализироваться объектом типа T или объектом, который можно преобразовать к типу T, например, void f() { int i; int& r = i; // `r' ссылается на `i' r = 1; // `i' принимает значение 1 int* p = &r; // `p' указывает на `i' int& rr = r; // `rr' ссылается на то, на что ссылалось `r', // т.е. на `i' }; Ссылку после инициализации нельзя изменять так, чтобы она обозначала другой объект. Отметим, что инициализация ссылки трактуется совсем не так, как присваивание ссылке. Передача параметра ($$R.5.2.2) и операция возврата значения функции ($$R.6.6.3) считаются инициализацией. Инициализатор для ссылки можно опускать только в описании параметра ($$R.8.2.5), в описании возвращаемого функцией типа, в описании члена класса при описании самого класса ($$R.9.2) и там, где явно использована спецификация extern, например, int& r1; // ошибка: нет инициализации extern int& r2; // нормально Если инициализатор для ссылки на тип T является адресом типа T или типом, производным от T ($$R.10), для которого T служит доступным базовым типом ($$R.4.6), ссылка будет обозначать значение, заданное инициализатором. Иначе, в том и только том случае, когда ссылка обозначает объект со спецификацией const, будет создан объект типа T и проинициализирован значением, заданным инициализатором. Теперь ссылка играет роль имени этого объекта, например, double d = 1.0; double& rd = d; // rd ссылается на `d' const double& rcd = d; // rcd ссылается на `d' double& rd2 = 1; // ошибка: несоответствие типа const double& rcd2 = 1;// rcd2 ссылается на временный объект // со значением `1' Ссылку на volatile T можно инициализировать объектом типа volatile T или просто T, но не const T. Ссылку на const T можно инициализировать const T, просто T или чем-то, что можно преобразовать в тип T, но не volatile T. Ссылку на тип T (без const или volatile) можно инициализировать только объектом типа T. Время жизни временного объекта, созданного при описанной инициализации, определяется текущей областью видимости, в которой он был создан ($$R.3.5). Отметим, что ссылку на класс B можно инициализировать объектом класса D при условии, что В является однозначно определенным и доступным базовым классом для D (тогда говорят, что "D есть B"), см. $$R.4.7. R.9 классы Класс есть тип. Его имя используется как имя-класса ($$R.9.1), т.е. становится зарезервированным словом в его области видимости. имя-класса: идентификатор Для образования конструкции имя-класса используются спецификации-класса и спецификации-сложного-типа ($$R.7.1.6). Объект класса состоит из последовательности (возможно пустой) членов. спецификация-класса: заголовок-класса { список-членов opt } заголовок-класса: служебное-слово-класса идентификатор opt спец-базовых opt служебное-слово-класса имя-класса спец-базовых opt служебное-слово-класса: class struct union Имя класса можно использовать в качестве конструкции имя-класса даже в списке-членов самого этого класса. Обычно спецификацию-класса называют описанием класса. Класс считается определенным, как только появится спецификация-класса, несмотря на то, что его функции-члены могут быть еще неопределены. Объекты пустого класса имеют ненулевой размер. Объекты типа класс можно присваивать, передавать в качестве параметров функций и получать в качестве значения, возвращаемого функцией (за исключением объектов тех классов, для которых копирование ограничено, см. $$R.12.8). Другие возможные операции, такие, как сравнение на равенство, могут определяться пользователем, см. $$R.13.4. Структурой называется класс, описанный со служебным-словом-класса struct; ее члены и базовые классы ($$R.10) считаются общими по определению ($$R.11). Объединением называется класс, описанный со служебным-словом-класса union; его члены считаются общими по определению, и в любой момент времени объединение содержит только один член ($$R.9.5). R.9.1 Имена класса Описание класса порождает новый тип. Например, ниже описываются три переменные трех различных типов: struct X { int a; }; struct Y { int a; }; X a1; Y a2; int a3; Отсюда следует, что такие присваивания приводят к несоответствию типов: a1 = a2; // ошибка: Y присваивается X a1 = a3; // ошибка: int присваивается X Ниже описывается перегрузка ($$R.13) функции f(), а не просто повторное описание той же функции: int f(X); int f(Y); По той же причине нельзя дважды определять класс, это видно из примера ниже, где дважды определен S: struct S { int a; }; struct S { int a; }; // ошибка, повторное определение Описание класса включает имя класса в ту область видимости, внутри которой оно произошло, и закрывает любой класс, объект, функцию или другое описание этого имени в объемлющей области видимости ($$R.3.2). Если имя класса описано в такой области видимости, где уже был описан объект с таким же именем, функция или элемент перечисления, то обращаться к классу можно только с помощью конструкции спецификация-сложного-типа ($$R.7.1.6), например: struct stat { // ... }; stat gstt; // просто `stat' используется для // определения переменной int stat(struct stat*); // переопределение `stat' как функции void f() { struct stat* ps; // нужен префикс struct // для задания структуры stat // ... stat(ps); // вызов stat() // ... } Конструкция спецификация-сложного-типа вместе со служебным-словом-класса, но без описания объекта или функции также может служить для задания имени класса, как и описание класса, однако в этом случае класс не считается определенным, например: struct s { int a; }; void g() { struct s; // скрывает глобальную структуру `s' s* p; // используется локальная структура `s' struct s { char* p; }; // описание локальной структуры `s' } Такие правила позволяют классам ссылаться друг на друга при их описании, пример, class vector; class matrix { // ... friend vector operator*(matrix&, vector&); }; class vector { // ... friend vector operator*(matrix&, vector&); }; Описание friend (дружественные функции) обсуждается в $$R.11.4, а функция operator в $$R.13.4. Если класс, указанный как друг, пока еще не описан, его имя считается принадлежащим той же области видимости, в которой находится имя класса, содержащего описание friend ($$R.11.4). В описании объектов или функций можно также использовать конструкцию спецификация-сложного-типа ($$R.7.1.6). Ее использование отличается от описания класса тем, что если класс, чье имя указано в спецификации, находится в текущей области видимости, то имя из этой спецификации будет ссылаться на него, например: struct s { int a; } void g() { struct* s p = new s; // обращение к глобальной `s' p->a = 1; } Имя считается описанным сразу же после появления его идентификатора в описании. Отсюда следует, что в описании class A * A; A в начале задается, как имя класса, а затем оно переопределяется как имя указателя на объект этого класса, поэтому для обозначения этого класса следует использовать спецификацию-сложного типа class A. Такое "трюкачество" с именами может вызвать недоумение, и лучше его избегать. Конструкция имя-typedef ($$R.7.1.3) обозначает класс и считается именем-класса, см. также $$R.7.1.3. R.9.2 Члены класса список-членов: описание-члена список-членов opt спецификация-доступа : список-членов opt описание-члена: спецификации-описания opt список-описателей-членов opt ; определение-функции ; opt уточненное-имя ; список-описателей-членов: описатель-члена список-описателей-членов , описатель-члена описатель-члена: описатель спецификация-чистой opt идентификатор opt : выражение-константа спецификация-чистой: = 0 С помощью конструкции список-членов можно описать данные, функции, классы, элементы перечисления ($$R.7.2), битовые поля, друзей ($$R.11.4) и имена типов ($$R.7.1.3, $$R.9.1). Кроме того, список-членов может содержать описания, устанавливающие доступ к именам членов, см. $$R.11.3. Никакой член не может быть дважды описан в списке-членов. Список-членов определяет все множество членов данного класса, т.е. нельзя добавить еще один член в каком-либо другом описании. Отметим, что одно имя может обозначать несколько функций-членов при условии, что их типы достаточно отличаются друг от друга ($$R.13). Укажем, что описатель-члена не может содержать инициализатора ($$R.8.4). Инициализация члена возможна с помощью конструктора, см. $$R.12.1. Член не может иметь спецификацию auto, extern или register. Конструкция спецификации-описания может отсутствовать только в описании функции. Конструкция список-описателей-членов может опускаться только после конструкций спецификация-класса, спецификация-перечисления или спецификация-описания, если последняя имеет вид friend спецификация-сложного-типа. Конструкция спецификация-чистой используется только при описании виртуальной функции ($$R.10.2). Если члены являются объектами классов, то эти классы должны быть ранее описаны. В частности, класс C1 не может содержать объект класса C1, но может содержать указатель или ссылку на класс C1. Если в типе нестатического члена используется массив, то все размеры всех индексов массива должны быть указаны. Приведем простой пример описания класса: struct tnode { char tword[20]; int count; tnode *left; tnode *right; }; Здесь класс содержит массив из двадцати символов, целое и два указателя на ту же структуру. После появления такого описания следующее: tnode s, *sp; задает s как объект типа tnode и sp как указатель на tnode. С учетом этих описаний s->count обозначает член count структуры, на которую указывает sp; s.left обозначает указатель left на поддерево структуры s; s.right->tword[0] обозначает первый символ члена tword поддерева структуры s, на которую указывает right. Нестатические члены класса, представляющие данные и описанные подряд и без использования спецификации-доступа, размещаются внутри объекта типа класс так, что позже описанные члены имеют большие адреса. Порядок размещения таких членов, если их описание перемежается описаниями со спецификацией-доступа, зависит от реализации ($$R.11.1). Принятые в реализации правила выравнивания могут привести к тому, что два соседних члена не будут располагаться сразу друг за другом. К этому же могут привести правила выделения памяти для виртуальных функций ($$R.10.2) и виртуальных базовых классов ($$R.10.1); см. также $$R.5.4. Функция-член ($$R.9.3), имя которой совпадает с именем класса, является конструктором ($$R.12.1). Имя статического члена данных, элемента перечисления, члена безымянного объединения или вложенного типа не может совпадать с именем класса. R.9.3 Функции-члены Функция, описанная как член (без спецификации friend $$R.11.4), называется функция-член и вызывается в соответствии с синтаксисом члена класса ($$R.5.2.4), например: struct tnode { char tword[20]; int count; tnode *left; tnode *right; void set(char*, tnode* l, tnode *r); }; Здесь set является функцией-членом и может вызываться так: void f(tnode n1, tnode n2) { n1.set("abc",&n2,0); n2.set("def",0,0); } Считается, что определение функции-члена принадлежит области видимости ее класса. Это означает, что в функции-члене (если она нестатическая, $$R.9.4) можно непосредственно использовать имена членов ее класса. В статической функции-члене можно непосредственно использовать имена только статических членов, элементов перечисления и вложенных типов. Если определение функции-члена находится вне описания класса, ее имя следует уточнить именем класса с помощью операции ::, например: void tnode::set(char* w, tnode* l, tnode* r) { count = strlen(w)+1; if (sizeof(tword)<=count) error("tnode string too long"); strcpy(tword,w); left = 1; right = r; } Обозначение tnode::set указывает, что функция set является членом и находится в области видимости класса tnode. Имена членов tword, count, left и right относятся к членам того объекта, с именем которого вызывалась Поэтому в вызове n1.set("abc",&n2,0) tword обозначает n1.tword, а в вызове n2.set("def",0,0) tword обозначает n2.tword. Функции strlen, error и strcpy должны быть описаны где-то в программе. Члены можно определять ($$R.3.1) вне описания класса; если в описании класса они были описаны, но не определены, их не следует описывать заново, см. $$R.3.3. После определения класса функции-члены этого класса можно использовать при описании друзей. Всякая вызываемая в программе функция-член должна иметь в точности одно определение. Результат вызова нестатической функции-члена ($$R.9.4) класса X, когда она вызывается не с объектом класса X, неопределен. R.9.3.1 Указатель this В нестатической ($$R.9.3) функции-члене служебное слово this обозначает указатель на объект, с которым эта функция вызывалась. В функции-члене класса X тип this есть X *const, если только функция-член не описана со спецификацией const или volatile; для этих случаев this имеет тип const X *const или volatile X *const соответственно. Если функция описана с указанием const и volatile, то тип this будет const volatile X *const, см. также $$R.18.3.3. Приведем пример: struct s { int a; int f() const; int g() { return a++; } int h() const { return a++; } // ошибка }; int s::f() const { return a; } Операция a++ в теле функции s::h ошибочна, поскольку с ее помощью делается попытка изменить объект (часть его), с которым вызывалась функция s::h(). Это недопустимо для функции-члена, описанной со спецификацией const, т.к. this является указателем на const, иными словами, *this имеет спецификацию const. Функция-член const (т.е. функция-член, описанная со спецификацией const) может вызываться как для объектов const, так и для объектов без спецификации const, тогда как функция-член без спецификации const может вызываться только для объектов без спецификации const, например: void k(s& x, const s& y) { x.f(); x.g(); y.f(); y.g(); // ошибка } Здесь вызов y.g() является ошибкой, т.к. y есть const, а s::g() - функция-член без спецификации const, которая может изменять (и изменяет) объекты, для которых она вызывалась. Аналогично, только функция-член volatile (т.е. функция-член, описанная со спецификацией volatile) может вызываться для объектов со спецификацией volatile. Функция-член может быть одновременно const и volatile. Для объектов const или volatile могут вызываться конструкторы ($$R.12.1) и деструкторы ($$R.12.4). Конструкторы ($$R.12.1) и деструкторы ($$R.12.4) нельзя описывать со спецификациями const или volatile. R.9.3.2 Функции-члены со спецификацией inline Функцию-член можно определить ($$R.8.3) в описании класса, в таком случае она считается подстановкой (inline, $$R.7.1.2). Определять функцию в описании класса - это эквивалентно тому, чтобы описывать функцию и определять ее со спецификацией inline сразу же после описания класса. Считается, что такой перенос определения функции происходит после препроцессорной обработки до стадии синтаксического анализа и контроля типов. Поэтому программный фрагмент int b; struct x { char* f() { return b; } char* b; }; эквивалентен int b; struct x { char* f(); char* b; }; inline char* x::f() { return b; } // перенос Здесь в функции x::f() используется x::b, а не глобальное b. Функции-члены можно определять даже в описании локальных или вложенных классов, где такой перенос будет синтаксически незаконным. Локальные классы обсуждаются в R.9.8, а вложенные классы в $$R.9.7. R.9.4 Статические члены Для члена класса, представляющего данные или функцию, можно при описании класса задать спецификацию static. Для статического члена, представляющего данные, в программе существует только один экземпляр, которым владеют все объекты этого класса. Статический член не является частью объекта класса. Статические члены глобального класса подлежат внешнему связыванию ($$R.3.3). Описание статического члена, представляющего данные, в описании класса не считается определением. Определение должно быть дано в другом месте, см. также. $$R.18.3. Статическая функция-член не имеет указатель this, поэтому для доступа к нестатическим членам своего класса она должна использовать операции . или ->. Статическая функция-член не может быть виртуальной. Недопустимы статические и нестатические функции-члены с одним именем и одинаковыми типами параметров. Статические члены локального класса ($$R.9.8) не подлежат связыванию и не могут определяться вне описания класса. Отсюда следует, что локальные классы не могут иметь статических членов, представляющих данные. К статическому члену mem класса c1 можно обращаться как c1::mem ($$R.5.1), т.е. независимо ни от какого объекта. К нему также можно обращаться с помощью операций доступа к членам . и ->. Если к статическому члену происходит обращение с помощью операций доступа, выражения, стоящие слева от . или -> не эквивалентны. Статический член mem существует даже, если не создано ни одного объекта класса c1. В примере ниже run_chain, idle и другие члены существуют даже, если не было создано ни одного объекта класса process: class process { static int no_of_process; static process* run_chain; static process* running; static process* idle; // ... public: // ... int state(); static void reshedule(); // ... }; Здесь к функции reshedule можно обратиться без указания объекта класса process таким образом: void f() { process::reshedule(); } Статические члены глобальных классов инициализируются точно так же как глобальные объекты, но область их видимости - файл, например: void process::reshedule() { /* ... */ }; int process::no_of_process = 1; process* process::running = get_main(); process* process::run_chain = process::running; Статические члены подчиняются обычным правилам доступа к членам класса ($$R.11), за исключением того, что их можно инициализировать в файловой области видимости. В типе статического члена не участвует имя класса, так тип process::no_of_process есть int, а тип &process::reshedule() - void(*)(). R.9.5 Объединения Объединение можно представить как структуру, все члены имеют нулевое смещения, а размер ее достаточно велик, чтобы вмещать любой из ее членов. В любой момент времени объединение может содержать только один член. В объединении могут быть функции-члены (в том числе конструкторы и деструкторы), но не виртуальные функции ($$R.10.2). Объединение не может иметь базовых классов и не может само использоваться в качестве базового класса. Членом объединения не может быть объект класса с конструктором или деструктором, а также с определенной пользователем операцией присваивания ($$R.13.4.3). Объединение не может содержать статических членов, представляющих данные. Объединение вида union { список-членов } называется безымянным объединением, оно определяет объект без имени (и без типа). Имена всех членов безымянного объединения должны отличаться от других имен в той области видимости, в которой описано объединение; их можно использовать в этой области видимости непосредственно, без обычных операций доступа к членам ($$R.5.2.4). Приведем пример: void f() { union { int a; char* p; }; a = 1; // ... p = "Jennifer"; // ... } Здесь a и p используются как обычные переменные (не члены), но поскольку они входят в одно объединение, их адреса совпадают. Глобальные безымянные объединения можно описать со спецификацией static. Безымянные объединения не должны содержать частных или защищенных членов ($$R.11), а также функций-членов. Если описаны объекты объединения или указатели на него, то оно не считается безымянным, например, union { int aa; char* p; } obj, *ptr=&obj; aa = 1; // ошибка ptr->aa = 1; // нормально Здесь присваивание простому имени aa незаконно, т.к. имя члена не привязано ни к какому объекту. Инициализация объединений, не имеющих конструкторов, описывается в $$R.8.4.1. R.9.6 Битовые поля Конструкция описатель-члена, имеющая вид, идентификатор opt : выражение-константа задает битовое поле, длина которого отделяется от его имени двоеточием. Размещение битовых полей в объекте класса зависит от реализации. Поля упаковываются в некоторые адресуемые элементы памяти. На одних машинах поля могут выходить за границы этих элементов, на других - нет. Выравнивание битовых полей тоже определяется реализацией. На одних машинах значения помещаются в битовые поля справа налево, на других - слева направо. Чтобы установить заданное расположение полей с помощью дополнения нулями, используют безымянные битовые поля. Особый случай, когда используется безымянное поле нулевой длины. Оно задает выравнивание следующего битового поля по границе элемента памяти, используемого при размещении полей. Безымянное поле не является членом и не может инициализироваться. Битовые поля должны иметь целочисленный тип ($$R.3.6.1). Их интерпретация зависит от того, считается ли значение поля с обычным типом int (т.е. без явного использования signed или unsigned) знаковым или беззнаковым. Операция взятия адреса & не применима к битовым полям, так что не может быть ни указателей на битовые поля, ни ссылок на них. R.9.7 Вложенные описания классов Класс можно описать в описании другого класса. Такой класс называют вложенным. Имя вложенного класса локально по отношению к объемлющему классу. Вложенный класс находится в области видимости объемлющего класса. Если не считать явного использования указателей, ссылок или имен объектов, то в описаниях вложенного класса допустимы только имена типов, статических членов и элементов перечисления из объемлющего класса. int x; int y; class enclose { public: int x; static int s; class inner { void f(int i) { x = i; // ошибка: присваивание enclose::x s = i; // нормально: присваивание enclose ::s ::x = i; // нормально: присваивание глобальному x y = i; // нормально: присваивание глобальному y } void g(enclose* p, int i) { p->x = i; // нормально: присваивание enclose ::x } }; }; inner* p = 0; // ошибка: `inner' вне области видимости Функции-члены вложенного класса не имеют особых прав доступа к членам объемлющего класса, они подчиняются обычным правилам доступа ($$R.11). Аналогично, функции-члены объемлющего класса не имеют особых прав доступа к членам вложенного класса и подчиняются обычным правилам доступа, например: class E { int x; class I { int y; void f(E* p, int i) { p->x = i; // ошибка: E::x частный член } }; int g(I* p) { return p->y; // ошибка: I::y частный член } }; Функции-члены и представляющие данные, статические члены из вложенного класса можно определить в глобальной области видимости, например: class enclose { class inner { static int x; void f(int i); }; }; typedef enclose::inner ei; int ei::x = 1; void enclose::inner::f(int i) { /* ... */ } Подобно функции-члену дружественная функция, определенная в данном классе, находится в области видимости этого класса. Она подчиняется тем же правилам связывания имен, что и функции-члены (они указаны выше и в $$R.10.4), и не имеет так же как они особых прав доступа к членам объемлющего класса и к локальным переменным функций этого класса ($$R.11). R.9.8 Описания локальных классов Класс можно описать в определении функции, такой класс называется локальным. Имя локального класса считается локальным в объемлющей области видимости, а областью видимости локального класса является объемлющая область видимости. В описаниях локального класса из объемлющей области видимости можно использовать только имена типов, статических переменных, внешних переменных и функций, а также элементы перечисления. Приведем пример: int x; void f() { static int s; int x; extern int g(); struct local { int h() { return x; } // ошибка: `x' автоматическая int j() { return s; } // нормально int k() { return ::x; } // нормально int l() { return g(); } // нормально } } Объемлющая функция не имеет особых прав доступа к членам локального класса, она подчиняется обычным правилам доступа ($$R.11). Функцию-член локального класса следует определять в определении этого класса. Локальный класс не может иметь статических членов, представляющих данные. R.9.9 Имена локальных типов Имена типов подчиняются точно таким же правилам областей видимости, как и другие имена. В частности, имена типов, определенные в описании класса, нельзя использовать вне этого класса без уточнения, например: class X { public: typedef int I; class Y { /* ... */ } I a; }; I b; // ошибка Y c; // ошибка X::Y d; // ошибка Следующее положение ограничивает зависимость от контекста правил описания членов класса, а так же правила переноса тела функций, являющихся подстановками. После использования в описании класса имя константы, имя-класса или имя-typedef не может переопределяться в описании этого класса. Имя, не являющееся именем-класса или именем-typedef не может быть определено в описании класса как имя-класса или имя-typedef, если оно уже использовалось иначе в описании этого класса. Рассмотрим пример: typedef int c; enum { i = 1 }; class X { char v[i]; int f() { return sizeof(c); } char c; // ошибка: имя typedef // переопределяется после использования enum { i = 2 }; // ошибка: `i' переопределяется после // использования в задании типа `char[i]' }; typedef char* T; struct Y { T a; typedef long T; // ошибка: имя T уже использовано T b; }; R.10 Производные классы В описании класса можно указать список базовых классов с помощью следующих конструкций: спец-базовых: : список-базовых список-базовых: спецификация-базовых список-базовых , спецификация-базовых спецификация-базовых: полное-имя-класса virtual спецификация-доступа opt полное-имя-класса спецификация-доступа virtual opt полное-имя-класса спецификация-доступа: private protected public Конструкция имя-класса в спецификации-базовых должна обозначать ранее описанный класс ($$R.9), который называется базовым по отношению к определяемому классу. Говорят, что класс является производным от своих базовых классов. Назначение конструкции спецификация-доступа объясняется в $$R.11. К членам базового класса, если только они не переопределены в производном классе, можно обращаться так, как будто они являются членами производного класса. Говорят, что производный класс наследует члены базового класса. С помощью операции разрешения области видимости :: ($$R.5.1) к члену базового класса можно обращаться явно. Такое обращение возможно и в том случае, когда имя члена базового класса переопределено в производном классе. Производный класс сам может выступать как базовый при контроле доступа, см. $$R.11.2. Указатель на производный класс может неявно преобразовываться в указатель на однозначно определенный и доступный базовый класс ($$R.4.6). Ссылка на производный класс может неявно преобразовываться в ссылку на однозначно определенный и доступный базовый класс ($$R.4.7). Рассмотрим пример: class base { public: int a, b; }; class derived : public base { public: int b, c; }; void f() { derived d; d.a = 1; d.base::b = 2; d.b = 3; d.c = 4; base* bp = &d; // стандартное преобразование derived* в base* } Здесь присваиваются значения четырем членам d, а bp настраивается на d. Класс называется прямым базовым, если он находится в списке-базовых, и косвенным базовым, если сам не являясь прямым базовым, он служит базовым для одного из классов списка-базовых. Отметим, что в обозначении имя-класса :: имя конструкция, имя может быть именем члена косвенного базового класса. Такое обозначение просто указывает класс, в котором следует начинать поиск этого имени. Приведем пример: class A { public: void f(); } class B : public A { }; class C : public B { public: void f(); } void C::f() { f(); // вызов f() из C A::f(); // вызов f() из A B::f(); // вызов f() из A } Здесь дважды вызывается A::f(), поскольку это единственная функция f() в классе B. Инициализация объектов, представляющих базовые классы, задается в конструкторах, см. $$R.12.6.2. R.10.1 Множественные базовые классы Класс может быть производным по отношению к любому числу базовых классов. Приведем пример: class A { /* ... */ }; class B { /* ... */ }; class C { /* ... */ }; class D : public A, public B, public C { /* ... */ }; Использование более, чем одного прямого базового класса называется множественным наследованием. Порядок наследования не важен, если не учитывать вопросов, связанных со стандартной инициализацией с помощью конструктора ($$R.12.1), уничтожением ($$R.12.4) и размещением в памяти ($$r.5.4, $$R.9.2, $$R.11.1). Порядок выделения памяти для базовых классов определяется реализацией. Нельзя указывать класс в качестве прямого базового по отношению к производному классу более одного раза, но косвенным базовым классом он может быть неоднократно. class B { /* ... */ }; class D : public B, public B { /* ... */ }; // недопустимо class L { /* ... */ }; class A : public L { /* ... */ }; class B : public L { /* ... */ }; class C : public A, public B { /* ... */ }; // нормально Здесь объект класса C будет иметь два вложенных объекта класса L. К спецификации базового класса можно добавить служебное слово virtual. Отдельный объект виртуального базового класса V разделяется между всеми базовыми классами, которые указали V при задании своих базовых классов. Приведем пример: class V { /* ... */ }; class A : virtual public V { /* ... */ }; class B : virtual public V { /* ... */ }; class C : public A, public B { /* ... */ }; Здесь объект класса C будет иметь только один вложенный объект класса V. Класс может содержать виртуальные и невиртуальные базовые классы одного типа, например: class B { /* ... */ }; class X : virtual public B { /* ... */ }; class Y : virtual public B { /* ... */ }; class Z : public B { /* ... */ }; class AA : public X, public Y, public Z { /* ... */ }; Здесь объект класса AA будет иметь два вложенных объекта класса B: из класса Z и виртуальный, разделяемый между классами X и Y. R.10.1.1 Неоднозначности Доступ к базовому классу должен быть задан однозначно. Доступ к члену базового класса считается неоднозначным, если выражение, используемое для доступа, задает более одной функции, объекта, типа или элемента перечисления. Проверка на однозначность происходит до проверки возможности доступа ($$R.11). Приведем пример: class A { public: int a; int (*b)(); int f(); int f(int); int g(); }; class B { int a; int b(); public: int f(); int g(); int h(); int h(int); }; class C : public A, public B { }; void g(C* pc) { pc->a = 1; // ошибка: неоднозначность: A::a или B::a pc->b(); // ошибка: неоднозначность: A::b или B::b pc->f(); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f pc->f(1); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f pc->g(); // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g pc->g = 1; // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g pc->h(); // нормально pc->h(1); // нормально } Если имя перегруженной функции установлено однозначно, то прежде проверки возможности доступа происходит еще и разрешение перегрузки. Неоднозначность можно устранить, уточняя используемое имя именем класса, например, так: class A { public: int f(); }; class B { public: int f(); }; class C : public A, public B { int f() { return A::f() + B::f(); } }; Если используются виртуальные базовые классы, до отдельной функции, объекта, типа или элемента перечисления можно добраться несколькими путями, двигаясь по направленному ацикличному графу, который образуют базовые классы. Но это не является неоднозначностью. Идентичное же использование невиртуальных базовых классов порождает неоднозначность, поскольку в этом случае участвует в задании доступа более одного вложенного объекта. Приведем пример: class V { public: int v; }; class A { public: int a; }; class B : public A, public virtual V { }; class C : public A, public virtual V { }; class D : public B, public C { public: void f(); }; void D::f() { v++; // нормально a++; // ошибка, неоднозначность: `a' в `D' входит дважды } Если используются виртуальные базовые классы, возможно что двигаясь по направленному ацикличному графу, можно добраться более, чем до одного имени функции, объекта или элемента перечисления. Это, конечно, неоднозначность, но кроме случая, когда одно имя доминирует над другими. Идентичное использование невиртуальных базовых классов всегда приводит к неоднозначности, т.к. в этом случае всегда участвует более одного вложенного объекта. Считается, что имя B::f доминирует над именем A::f, если класс A является для класса B базовым. Если одно имя доминирует над другим, они не могут привести к неоднозначности: в ситуации выбора используется всегда доминирующее имя. Приведем пример: class V { public: int f(); int x; }; class B : public virtual V { public: int f(); int x; }; class C : public virtual V { }; class D : public B, public C { void g(); }; void D::g() { x++; // нормально: B::x доминирует над V::x f(); // нормально: B::f() доминирует над V::f() } В результате явного или неявного преобразования указателя или ссылки на производный класс в указатель или ссылку на один из его базовых классов, эти указатель или ссылка должны указывать только на тот же самый объект, который представляет базовый класс. Приведем пример: class V { }; class A { }; class B : public A, public virtual V { }; class C : public A, public virtual V { }; class D : public B, public C { }; void g() { D d; B* pb = &d; A* pa = &d; // ошибка, неоднозначность: A из C или A из B? v* pv = &d; // нормально: только один вложенный объект V } R.10.2 Виртуальные функции Если класс base содержит виртуальную ($$R.7.1.2) функцию vf, а производный от него класс derived также содержит функцию vf того же типа, тогда вызов vf для объекта класса derived является обращением к derived::vf, даже если доступ к этой функции происходит через указатель или ссылку на класс base. Говорят, что функция производного класса подавляет функцию базового класса. Однако, если типы функций ($$R.8.2.5) различны, функции считаются разными и механизм виртуальности не действует (см. также $$R.13.1). Считается ошибкой, если функция производного класса отличается от виртуальной функции базового класса только типом возвращаемого значения. Рассмотрим пример: struct base { virtual void vf1(); virtual void vf2(); virtual void vf3(); void f(); }; class derived : public base { public: void vf1(); void vf2(int); // скрывает base::vf2() char vf3(); // ошибка: различие только в типе // возвращаемого значения } void g() { derived d; base* bp = &d; // стандартное преобразование: derived* в base* bp->vf1(); // вызов derived::vf1 bp->vf2(); // вызов base::vf2 bp->f(); // вызов base::f } Здесь три вызова для объекта d класса derived приведут к обращениям к derived::vf1, base::vf2 и base::f соответственно. Иными словами, интерпретация вызова виртуальной функции зависит от типа объекта, для которого она вызывается, тогда как интерпретация вызова невиртуальной функции-члена зависит только от типа указателя или ссылки на этот объект. Например, выражение bp->vf1() приведет к вызову derived::vf1(), поскольку bp указывает на объект класса derived, в котором функция derived::vf1() подавляет виртуальную функцию base::vf1(). Наличие спецификации virtual означает, что функция является членом, поэтому виртуальная функция не может быть глобальной функцией (не членом) ($$R.7.1.2). Точно так же виртуальная функция не может быть статическим членом, т.к. для вызова виртуальной функции необходимо наличие определенного объекта, который указывает, какую функцию надо вызывать. В другом классе виртуальную функцию можно описать как друга. Функция, подавляющая виртуальную, сама считается виртуальной функцией. Спецификацию virtual можно использовать для подавляющей функции производного класса, но это избыточно. Виртуальная функция может быть определена или описана в базовом классе как чистая ($$R.10.3). Виртуальную функцию, которая определена в базовом классе, не нужно определять в производном классе: при всех вызовах будет использоваться функция, определенная в базовом классе. Механизм виртуальности при вызове отключается, если есть явное уточнение имени с помощью оператора разрешения области видимости ($$R.5.1), например: class B { public: virtual void f(); }; class D : public B { public: void f(); }; void D::f() { /* ... */ B::f(); } Здесь обращение к f из D приводит к вызову B::f, а не D::f. R.10.3 Абстрактные классы Абстрактные классы дают средство для представления в языке общих понятий, таких, например, как фигура, для которых могут использоваться только конкретные их варианты, например, круг или квадрат. Кроме того абстрактный класс позволяет задать интерфейс, разнообразные реализации которого представляют производные классы. Абстрактным называется класс, который можно использовать только как базовый для некоторого другого класса, т.е. нельзя создать никакого объекта абстрактного класса кроме того, который представляет базовый класс для некоторого производного класса. Класс считается абстрактным, если в нем есть хотя бы одна чистая виртуальная функция. При описании класса виртуальная функция описывается как чистая с помощью спецификации-чистой ($$R.9.2). Чистую виртуальную функцию не нужно определять, если только она явно не вызывается с помощью конструкции уточненное-имя ($$R.5.1). Рассмотрим пример: class point { /* ... */ }; class shape { // абстрактный класс point center; // ... public: point where() { return center; } void move(point p) { center=p; draw(); } virtual void rotate(int) = 0; // чистая виртуальная virtual void draw() = 0; // чистая виртуальная // ... }; Абстрактный класс нельзя использовать как тип формального параметра, тип возвращаемого значения, а также как тип в операции явного преобразования типа. Можно описывать указатели и ссылки на абстрактный класс, например: shape x; // ошибка: объект абстрактного класса shape* p; // нормально shape f(); // ошибка void g(shape); // ошибка shape& h(shape&); // нормально Чистые виртуальные функции и наследуются как чистые виртуальные функции, например: class ab_circle : public shape { int radius; public: void rotate(int) { } // ab_circle::draw() чистая виртуальная функция }; Поскольку функция shape::draw() является чистой виртуальной функцией, то такой же будет по определению и функция ab_circle::draw(). Для приведенного ниже описания класс circle не будет абстрактным, и у функции circle::draw() где-то должно существовать определение. class circle : public shape { int radius: public: void rotate(int) { } void draw(); // должна быть где-то определена }; Функции-члены можно вызывать из конструктора абстрактного класса, результат прямого или косвенного вызова чистой виртуальной функции для объекта, созданного с помощью такого конструктора, неопределен. R.10.4 Сводка правил области видимости Теперь можно свести воедино правила областей видимости для программы на С++. Эти правила одинаково применимы для всех имен (включая имя-typedef ($$R.7.1.3) и имя-класса ($$R.9.1)) и в любом контексте, для которого они допустимы по синтаксису языка. Здесь рассматриваются только области видимости на лексическом уровне, вопросы связывания обсуждаются в $$R.3.3. Понятие момента описания было введено в $$R.3.2. Всякое использование имени должно быть однозначным (не считая перегрузки) в области его видимости ($$R.10.1.1). Правила доступа ($$R.11) начинают действовать только тогда, когда имя можно однозначно найти в области его видимости. Только при условии, что права доступа к имени не нарушены, начинается проверка типа объекта, функции или элемента перечисления. Имя, которое используется вне любой функции или класса, или перед которым стоит унарная операция разрешения области видимости :: (и которое не уточняется бинарной операцией :: или операциями -> или .), должно быть именем глобального объекта, или функции, или элемента перечисления, или типа. Имя, задаваемое после X:: или obj., где obj типа X или типа ссылка на X, а также имя, задаваемое после ptr->, где ptr типа указатель на X, должно быть именем члена класса X или членом базового по отношению к X класса. Помимо этого, в обращении ptr->имя ptr может быть объектом класса Y, в котором есть функция operator->(), описанная таким образом, что ptr->operator() в конечном счете оказывается указателем на X ($$R.13.4.6). Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и, которое используется в функции, не являющейся членом класса, должно быть описано в том блоке, где оно используется, или в объемлющем блоке или должно быть глобальным. Описание локального имени скрывает описания того же имени в объемлющих блоках, а также его описания как глобального имени. В частности, перегрузка имени невозможна для имен в разных областях видимости ($$R.13.4). Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и, которое используется в функции, являющейся нестатическим членом класса X, должно быть описано или в том блоке, где оно используется, или в объемлющем блоке, и оно должно быть членом класса X, или членом базового по отношению к X класса, или это имя должно быть глобальным. Описание локальных имен скрывает описание этих же имен в объемлющих блоках, в членах класса этой функции и среди глобальных имен. Описание члена скрывает аналогичные описание с тем же именем в базовых классах и среди глобальных имен. Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и, которое используется в статической функции-члене класса X, должно быть описано или в том блоке, где оно используется, или в объемлющем блоке, и должно быть статическим членом класса X, или базового по отношению к X класса, или оно должно быть глобальным именем. Имя формального параметра функции, заданное при ее определении ($$R.8.3), принадлежит области видимости, совпадающей с наибольшим блоком функции (в частности, является локальным именем). Имя формального параметра функции, заданное в ее описании ($$R.8.2.5), а не определении, принадлежит локальной области видимости, которая исчезает сразу же после описания функции. Стандартные значения параметров находятся в области видимости, определяемой в момент описания ($$R.3.2) формальных параметров функции; в них не должны использоваться локальные переменные или нестатические члены класса, и они вычисляются при каждом вызове функции ($$R.8.2.6). Инициализатор-ctor ($$R.12.6.2) вычисляется в области видимости наибольшего блока конструктора, для которого он задан. В частности, в нем можно использовать имена формальных параметров. R.11 Контроль доступа к членам Член класса может быть: частным (private); это значит, что его имя можно использовать только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан; защищенным (protected); это значит, что его имя можно использовать только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан, а также в функциях-членах и друзьях классов, являющихся производными по отношению к этому классу (см. $$R.11.5); общим (public); это значит, что его имя можно использовать в любой функции. Члены класса, описанного со служебным словом class, являются частными по определению. Члены класса, описанного со служебным словом struct или union, являются общими по определению, например: class X { int ; // X:: частный по определению }; struct S { int a; // S::a общий по определению }; R.11.1 Спецификации доступа Описания членов могут быть снабжены спецификацией доступа ($$R.10): спецификация-доступа : список-членов opt Спецификация-доступа задает правила доступа к членам, которые действуют до конца жизни класса или пока не появится другая спецификация-доступа, например, class X { int a; // X::a частный по определению: учитывается 'class' public: int b; // X::b общий int c; // X::c общий }; Допустимо любое число спецификаций доступа и задавать их можно в любом порядке, например, struct S { int a; // S::a общий по определению: учитывается `struct' protected: int b; // S::b защищенный private: int c; // S::c частный public: int d; // S:: d общий }; Порядок размещения членов, представляющих данные, которые имеют разные спецификации-доступа, определяется реализацией ($$R.9.2). R.11.2 Спецификации доступа для базовых классов Если класс описан как базовый ($$r.10) по отношению к другому классу с помощью спецификации доступа public, то члены со спецификацией public или protected из базового класса являются соответственно членами с той же спецификацией для производного класса. Если класс описан как базовый по отношению к другому с помощью спецификации доступа private, то члены со спецификацией public или protected из базового класса являются членами со спецификацией private для производного класса. Частные члены базового класса остаются недоступными даже для производных классов, если только для обеспечения доступа при описании базового класса не было использовано описание friend. Если для базового класса не указана спецификация-доступа, то для производного класса, если он описан как struct, предполагается спецификация public, а если он описан со служебным словом class, то - спецификация private, например: class B { /* ... */ }; class D1 : private B { /* ... */ }; class D2 : public B { /* ... */ }; class D3 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению struct D4 : public B { /* ... */ }; struct D5 : private B { /* ... */ }; struct D6 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению Здесь класс является общим (public) базовым классом для D2, D4 и D6 и частным (private) базовым классом для D1, D2 и D5. Описание базового класса как private не влияет на доступ к статическим членам базового класса. Однако, если при обращении к статическому члену используется объект или указатель, который нужно преобразовывать, то действуют обычные правила преобразования указателей. В функциях-членах или друзьях класса X можно X* неявно преобразовывать в указатель на частный класс, являющийся непосредственно базовым по отношению к X. R.11.3 Описания доступа Используя уточненное имя, можно установить доступ к члену базового класса в части public или protected описания производного класса. Это называется описанием доступа. Приведем пример: class B { int a; public: int b, c; int bf(); }; class D : private B { int d; public: B::c; // adjust access to `B::c' int e; int df(); }; int ef(D&); Во внешней функции ef можно использовать только имена c, e, и df. Поскольку функция df член класса D, в ней можно использовать имена b, c, bf, d, e и df, но не a. Функция bf - член класса B и в ней можно использовать члены a, b, c и bf. Описания доступа не следует использовать для ограничения доступа к члену, доступному в базовом классе, также как не следует использовать его для обеспечения доступа к члену, который недоступен в базовом классе, например: class B { public: int a; private: int b; protected: int c; }; class D : private B { public: B::a; // описать `a' как общий член D B::b; // ошибка: попытка расширить доступ, // `b' не может быть общим членом D protected: B::c; // описать `c' как защищенный член D B::a; // ошибка: попытка сузить доступ, // `a' не может быть защищенным членом D }; Описание доступа для имени перегруженной функции устанавливает доступ в базовом классе ко всем функциям с этим именем, например: class X { public: f(); f(int); }; class Y : private X { public: X::f; // makes X::f() and X::f(int) public in Y }; Нельзя в производном классе установить доступ к члену базового класса, если в производном классе определен член с этим же именем, например: class X { public: void f(); }; class Y : private X { public: void f(int); X::f; // ошибка: два описания f }; R.11.4 Друзья Другом класса называется функция, которая не является членом класса, но в которой можно использовать частные и защищенные члены этого класса. Имя друга не принадлежит области видимости класса, и дружественная функция не вызывается с помощью операций доступа к членам ($$R.5.2.4), если только она не является членом другого класса. Следующий пример показывает различие между членами и друзьями: class X { int a; friend void friend_set(X*, int); public: void member_set(int); }; void friend_set(X* p, int i) { p->a = i; } void X::member_set(int i) { a = i; } void f() { X obj; friend_set(&obj,10); obj.member_set(10); } Если в описании friend использовано имя перегруженной функции или операции, только функция, однозначно определяемая типами формальных параметров, становится другом. Функция-член класса X может быть другом класса Y, например: class Y { friend char* X::foo(int); // ... }; Можно объявить все функции класса X друзьями класса Y с помощью спецификации-сложного-типа ($$R.9.1): class Y { friend class X; // ... }; Описание одного класса как друг другого класса дополнительно подразумевает, что частные и защищенные члены класса, предлагающего дружбу, могут использоваться в классе, получающем ее, например: class X { enum { a=100 }; friend class Y; }; class Y { int v[X::a]; // Y друг класса X }; class Z { int v[X::a]; // ошибка: X::a недоступно }; Если класс или функция, объявленные как друзья, не были описаны, их имена попадают в ту же область видимости, что и имя класса, содержащего описание friend ($$R.9.1). Функция, появившаяся первый раз в описании friend, считается эквивалентной функции, описанной как extern ($$R.3.3, $$r.7.1.1). Если функция-друг определена в описании класса, она считается функцией со спецификацией inline и к ней применимо правило переноса определения функции для функций-членов ($$R.9.3.2). Функция-друг, определенная в описании класса, относится на лексическом уровне к области видимости этого класса. Для функции-друга, определенной вне класса, это не так. На описание friend не влияет указание спецификаций-доступа ($$R.9.2). Понятие дружбы не является ни наследуемым, ни транзитивным. Подтвердим это примером: class A { friend class B; int a; }; class B { friend class C; }; class C { void f(A* p); { p->a++; // ошибка: C не друг класса A, хотя // является другом друга класса A } }; class D : public B { void f(A* p) { p->a++; // ошибка: D не друг класса A, хотя // является производным друга класса A } }; R.11.5 Доступ к защищенным членам Друг или функция-член производного класса имеет доступ к защищенному статическому члену базового класса. Друг или функция-член производного класса могут получить доступ к защищенному нестатическому члену одного из своих базовых классов только через указатель, ссылку или объект производного класса (или любого класса, являющегося производным по отношению к нему). Рассмотрим пример: class B { protected: int i; }; class D1 : public B { }; class D2 : public B { friend void fr(B*, D1*, D2*); void mem(B*, D1*); }; void fr(B* pb, D1* p1, D2* p2) { pb->i = 1; // недопустимо p1->i = 2; // недопустимо p2->i = 3; // нормально (обращение через D2) } void D2::mem(B* pb, D1* p1) { pb->i = 1; // недопустимо p1->i = 2; // недопустимо i = 3; // нормально (обращение через this) } void g(B* pb, D1* p1, D2* p2) { pb->i = 1; // недопустимо p1->i = 2; // недопустимо p2->i = 3; // недопустимо } R.11.6 Доступ к виртуальным функциям Правила доступа ($$r.11) к виртуальной функции определяются ее описанием и на них не влияют правила доступа к к функции, которая позднее будет подавлять ее. Приведем пример: class B { public: virtual f(); }; class D : public B { private: f(); }; void f() { D d; B* pb = &d; D* pd = &d; pb->f(); // нормально: B::f() общий член // вызывается D::f() pd->f(); // ошибка: D::f() частный член } Права доступа проверяются при самом вызове, используя тип выражения, обозначающее объект, для которого вызывается функция-член (в примере выше это B*). Доступ к функции-члену в классе, где она определена (D в примере выше), в общем случае неизвестен. R.11.7 Множественный доступ Если добраться до имени можно несколькими путями по графу, задающему множественное наследование, то право доступа этого имени считается максимальным из прав, получаемых на разных путях. Поясним это примером: class W { public: void f(); }; class A : private virtual W { }; class B : public virtual W { }; class C : public A, public B { void f() { W::f(); } // нормально }; Поскольку W::f() доступно в C::f() по пути, связанному с общим наследованием из B, обращение является законным. R.12 Специальные функции-члены Некоторые функции-члены считаются специальными, поскольку они влияют на то, как объекты класса создаются, копируются и уничтожаются, и как значения одного типа преобразуются в значения другого типа. Часто такие функции вызываются неявно. Эти функции-члены подчиняются обычным правилам доступа ($$R.11). Например, описание конструктора со спецификацией protected гарантирует, что создавать объекты с его помощью смогут только производные классы и друзья. R.12.1 Конструкторы Конструктором называется функция-член, имя которой совпадает с именем класса, он используется для построения значений, имеющих тип данного класса. Если в классе есть конструктор, то каждый объект этого класса перед произвольным использованием будет инициализироваться, см. $$R.12.6. Конструктор может вызываться для объекта со спецификацией const или volatile. Сам конструктор нельзя описывать со спецификацией const или volatile ($$R.9.3.1). Конструктор также не может иметь спецификацию virtual или static. Конструкторы не наследуются, однако, стандартные конструкторы и конструкторы копирования при необходимости создаются транслятором ($$R.12.8). Такие конструкторы являются общими. Стандартным конструктором для класса X является такой конструктор класса X, который можно вызывать без параметров. Стандартный конструктор для класса X будет создан только тогда, когда для класса X не описано ни одного конструктора. Конструктором копирования для класса X называется конструктор, который вызывается для копирования объекта класса X, т.е. вызывается с одним параметром типа X. Например, X::X(const X&) и X::X(X&, int=0) являются конструкторами копирования. Конструктор копирования создается только тогда, когда не описано ни одного конструктора копирования. Конструктор копирования для класса X не должен иметь в качестве параметра объект типа X, например X::X(X) незаконное обращение. Конструктор для массива элементов вызывается в порядке возрастания адресов элементов ($$R.8.2.4). Если у класса есть базовые классы с конструктором или члены, являющиеся объектами с конструктором, их конструкторы вызываются прежде, чем конструктор производного класса. В $$R.12.6.2 объясняется как задаются параметры для таких конструкторов и как определяется порядок их вызова. Объект класса с конструктором не может быть членом объединения. Для конструктора не нужно указывать никакого типа возвращаемого значения, даже void. В операторе return в теле конструктора нельзя указывать возвращаемое значение. Не допустима операция взятия адреса конструктора. Конструктор можно явно использовать для создания объектов его типа с помощью следующей записи: имя-класса ( список-выражений opt ) Приведем пример: complex zz = complex(1,2.3); print( complex(7.8,1.2) ); Объект, созданный таким образом является безымянным (если только конструктор не использовался для инициализации поименованной переменной как zz выше), а время его жизни ограничено выражением, в котором он был создан, см. $$R.12.2. В конструкторе можно вызывать функцию-член, см. $$R.12.7. R.12.2 Временные объекты В некоторых ситуациях транслятору бывает необходимо или удобно создавать временные объекты. Использование временных объектов зависит от реализации. Если транслятору понадобился временный объект типа класса с конструктором, он должен обеспечить вызов конструктора для этого временного объекта. Аналогично, необходимо вызывать деструктор для объекта класса, в котором описан деструктор. Приведем пример: class X { // ... public: // ... X(int); X(X&); ~X(); }; X f(X); void g() { X a(1); X b = f(X(2)); a = f(b); } Здесь нужен временный объект для построения X(2), прежде чем передать его функции f() с помощью X(X&). Альтернативное решение, - построить объект X(2) в памяти, используемой для хранения параметра при первом вызове f(). Помимо этого, временный объект может понадобиться для хранения результата f(X(2)) прежде, чем копировать его в объект b с помощью X(X&), и здесь возможно альтернативное решение: хранить результат f(X(2)) в памяти для объекта b. С другой стороны, существует много функций f(), для которых выполнение выражения a=f(a) требует временного объекта или для параметра a, или для результата f(a), чтобы избежать нежелательного использования памяти, которой приписывается имя a. Транслятор обязан гарантировать уничтожение временных объектов. Точный момент уничтожения определяется реализацией. С временными объектами можно производить только две операции: выбрать значение объекта (неявно копируя его) для использования в другом выражении, или взять ссылку на него. Если значение временного объекта получено, он считается ненужным и может уничтожаться немедленно. Если на него получена ссылка, то уничтожать его нельзя, пока существует ссылка. Уничтожение должно произойти до выхода из области определенности, в которой был создан временный объект. Другой вид временных объектов обсуждается в $$R.8.4.3. R.12.3 Преобразования Преобразования объектов класса можно задать с помощью конструкторов или функций преобразования. Такие преобразования, обычно называемые пользовательскими, используются неявно в совокупности со стандартными преобразованиями ($$R.4). Например, функцию с формальным параметром типа X можно вызывать не только с параметром типа X, но и параметром типа T, если существует преобразование типа T в X. Пользовательские преобразования применяются в тех же ситуациях, что и стандартные: преобразование инициализаторов ($$R.8.4), параметров функции ($$R.5.2.2), возвращаемых функцией значений ($$R.6.6.3, $$R.8.2.5), выражений фактических параметров ($$R.5), выражений, управляющих циклом и выбором операторов ($$R.6.4,$$R.6.5) и явные операции преобразования типа ($$R.5.2.3, $$R.5.4). Пользовательские преобразования применяются только в случае их однозначности ($$R.10.1.1, $$R.12.3.2). Преобразования проходят проверку на соответствие правилам доступа ($$R.11). Как всегда проверка доступа осуществляется после разрешения неоднозначности ($$R.10.4). Применение преобразований при вызове функции рассматривается на примерах, приведенных ниже, а также обсуждается в $$R.13.2. R.12.3.1 Преобразование с помощью конструктора Конструктор, имеющий единственный параметр, задает преобразование типа своего фактического параметра в тип его класса, например: class X { // ... public: X(int); X(const char*, int = 0); }; void f(X arg) { X a = 1; // a = X(1); X b = "Jessie"; // b = X("Jessie",0) a = 2; // a = X(2) f(3); // f(X(3)) } Если в классе X нет конструктора, который допускает заданный тип, не делается попытки найти какой-либо конструктор другого класса или функцию преобразования для приведения заданного значения в значение типа,допустимого для конструктора класса X, например: class X { /* ... *