Порядок инициализации статических объектов определяется в $$R.3.4
и $$R.6.7.
Гарантируется, что переменные статического класса памяти ($$R.3.5),
которые не были инициализированы, в качестве начального значения
получат 0, приведенный к нужному типу. То же справедливо для статических
членов объектов класса. Начальные значения автоматических и
регистровых переменных, которые не были инициализированы, неопределены.
Если инициализатор относится к указателю или объекту арифметического
типа, он состоит из одного выражения (возможно в скобках). В качестве
начального значения объекта берется значение выражения, происходят
такие же преобразования типа, как и в случае присваивания.
Заметим, что поскольку () не является инициализатором,
описание
X a();
задает не объект a типа класс X, а является описанием функции без
параметров, возвращающей X.
Инициализатор для статического члена принадлежит области
видимости члена класса, например,
int a;
struct X {
static int a;
static int b;
};
int X::a = 1;
int X::b = a; // X::b = X::a
Агрегатом называется массив или объект типа класс ($$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
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
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. $$R.4.7.
Класс есть тип. Его имя используется как имя-класса ($$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).
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 $$R.7.1.3.
список-членов:
описание-члена список-членов opt
спецификация-доступа : список-членов opt
описание-члена:
спецификации-описания opt список-описателей-членов opt ;
определение-функции ; opt
уточненное-имя ;
список-описателей-членов:
описатель-члена
список-описателей-членов , описатель-члена
описатель-члена:
описатель спецификация-чистой opt
идентификатор opt : выражение-константа
спецификация-чистой:
= 0
С помощью конструкции список-членов можно описать данные, функции,
классы, элементы перечисления ($$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.
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.
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.
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 $$R.9.7.
Для члена класса, представляющего данные или функцию, можно при описании
класса задать спецификацию static. Для статического члена,
представляющего данные, в программе существует только один экземпляр,
которым владеют все объекты этого класса. Статический член не является
частью объекта класса. Статические члены глобального класса
подлежат внешнему связыванию ($$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(*)().
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 $$R.8.4.1.
Конструкция описатель-члена, имеющая вид,
идентификатор opt : выражение-константа
задает битовое поле, длина которого отделяется от его имени
двоеточием. Размещение битовых полей в объекте класса зависит от
реализации. Поля упаковываются в некоторые адресуемые элементы
памяти. На одних машинах поля могут выходить за границы этих
элементов, на других - нет. Выравнивание битовых полей тоже определяется
реализацией. На одних машинах значения помещаются в битовые поля
справа налево, на других - слева направо.
Чтобы установить заданное расположение полей с помощью дополнения
нулями, используют безымянные битовые поля. Особый случай, когда
используется безымянное поле нулевой длины. Оно задает выравнивание
следующего битового поля по границе элемента памяти, используемого
при размещении полей.
Безымянное поле не является членом и не может инициализироваться.
Битовые поля должны иметь целочисленный тип ($$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.
Класс можно описать в описании другого класса. Такой класс называют
вложенным. Имя вложенного класса локально по отношению к
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
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 $$R.12.6.1.
Инициализатор для объединения без конструктора должен быть
или отдельным выражением типа объединения, или заключенным в фигурные
скобки, инициализатором первого члена объединения, например,
union u { int a; char* b; };
u a = { 1 };
u b = a;
u c = 1; // ошибка
u d = { 0, "asdf" }; // ошибка
u e = { "asdf" }; // ошибка
Число инициализаторов не должно превышать числа членов или
элементов, которые инициализируются. Например, следующая
инициализация ошибочна:
char cv[4] = { 'a', 's', 'd', 'f', 0 }; // ошибка
Массив символов (неважно, знаковых или беззнаковых) можно
инициализировать строкой-литералом: символы строки последовательно
инициализируют элементы массива. Следующее определение дает пример
символьного массива, элементы которого инициализируются строкой:
char msg[] = "Syntax error on line %s\n";
Заметим, что поскольку '\n' задает один символ, и поскольку добавляется
завершающий символ '\0', sizeof(msg) равно 25.
Нельзя задавать больше инициализаторов, чем есть элементов в массиве,
поэтому следующий пример ошибочен: здесь нет места для подразумевающегося
символа конца строки ('\0'):
char cv[4] = "asdf"; // ошибка
Переменная, описанная как T&, т.е. "ссылка на тип T" ($$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.
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 ($$R.9.5).
Описание класса порождает новый тип. Например, ниже описываются
три переменные трех различных типов:
struct X { int a; };
struct Y { int a; };
X a1;
Y a2;
int a3;
Отсюда следует, что такие присваивания приводят к несоответствию
типов:
a1 = a2; // ошибка: Y присваивается X
a1 = a3; // ошибка: int присваивается X
Ниже описывается перегрузка ($$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.
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 ($$R.12.1). Имя статического члена данных,
элемента перечисления, члена безымянного объединения или вложенного
типа не может совпадать с именем класса.
Функция, описанная как член (без спецификации friend $$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 ($$R.9.4) класса X,
когда она вызывается не с объектом класса X, неопределен.
В нестатической ($$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 ($$R.12.4) нельзя описывать со спецификациями const
или volatile.
Функцию-член можно определить ($$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.
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 ($$R.11), за исключением того, что их можно инициализировать
в файловой области видимости.
В типе статического члена не участвует имя класса, так тип
process::no_of_process есть int, а тип &process::reshedule() -
void(*)().
Объединение можно представить как структуру, все члены имеют
нулевое смещения, а размер ее достаточно велик, чтобы
вмещать любой из ее членов. В любой момент времени объединение
может содержать только один член. В объединении могут быть
функции-члены (в том числе конструкторы и деструкторы), но не
виртуальные функции ($$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.
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.
Класс можно описать в описании другого класса. Такой класс называют
вложенным. Имя вложенного класса локально по отношению к