Современное проектирование на C++ - Александреску А.

Название: Современное проектирование на C++.
Автор: Александреску А.
2002.
    Изложена новая технология программирования, представляющая собой сплав обобщенного программирования, метапрограммирования шаблонов и объектно-ориентированного программирования на С++. Настраиваемые компоненты, созданные автором, высоко подняли уровень абстракции, наделив язык С++ чертами языка спецификации проектирования, сохранив всю его мощь и выразительность. В книге изложены способы реализации основных шаблонов проектирования. Разработанные компоненты воплощены в библиотеке Loki, которую можно загрузить с Web-страницы автора. Книга предназначена для опытных программистов на С++.

Содержание
Предисловие Скотта Мейерса. 11
Предисловие Джона Влиссидеса. 15
Предисловие  17
Аудитория  18
Библиотека Loki  19
Структура книги  20
Благодарности 21
Часть I. Методы 23
Глава 1. Разработка классов на основе стратегий  25
1.1.  Разнообразие методов разработки программного обеспечения  25
1.2.  Недостатки универсального интерфейса 26
1.3.  Опасно ли множественное наследование?  28
1.4.  Преимущества шаблонов 29
1.5.  Стратегии и классы стратегий 30
1.5.1.  Реализация классов стратегий с помощью шаблонных параметров  32
1.5.2.  Реализация классов стратегий с помощью шаблонных функций-членов  34
1.6.  Расширенные стратегии 34
1.7.  Деструкторы классов стратегий 35
1.8.  Факультативные возможности, предоставляемые неполной конкретизацией  36
1.9.  Комбинирование классов стратегий  37
1.10.  Настройка структур с помощью классов стратегий 39
1.11.  Совместимые и несовместимые стратегии  39
1.12.  Разложение классов на стратегии  41
1.13.  Резюме 43 Глава 2. Приемы программирования 45
2.1.  Статическая проверка диагностических утверждений  46
2.2.  Частичная специализация шаблонов  48
2.3.  Локальные классы  50
2.4.  Отображение целочисленных констант в типы 51
2.5.  Отображение одного типа в другой 53
2.6.  Выбор типа  54
2.7.  Распознавание конвертируемости и наследования на этапе компиляции 56
2.8.  Оболочка вокруг класса type_info  59
2.9.  Классы NullType и EmptyType  61
2.10.  Характеристики типов 61
2.10.1.  Реализация характеристик указателей 62
2.10.2.  Распознавание основных типов  63
2.10.3.  Оптимальные типы параметров  64
2.10.4.  Удаление квалификаторов 65
2.10.5.  Применение класса TypeTraits  66
2.10.6. Заключение  67
2.11. Резюме
Глава 3. Списки типов
3.1.  Зачем нужны списки типов
3.2.  Определение списков типов
3.3.  Линеаризация создания списков типов
3.4.  Вычисление длины списка
3.5.  Интермеццо
3.6.  Индексированный доступ
3.7.  Поиск элемента
3.8.  Добавление элемента
3.9.  Удаление элемента
3.10.  Удаление дубликатов
3.11.  Замена элемента
3.12.  Частично упорядоченные списки типов
3.13.  Генерация класса на основе списка типов
3.13.1.  Генерация распределенных иерархий
3.13.2.  Генерация кортежей
3.13.3.  Генерация линейных иерархий
3.14.  Резюме
3.15.  Краткое описание класса Typelist
Глава 4. Размещение в памяти небольших объектов
4.1.  Стандартный механизм распределения динамической памяти
4.2.  Как работает стандартный механизм распределения динамической
4.3.  Распределитель памяти для небольших объектов
4.4.  Класс Chunk
4.5.  Класс FixedAllocator
4.6.  Класс SmallObjAllocator
4.7.  Трюк
4.8.  Просто, сложно и снова просто
4.9.  Применение
4.10.  Резюме
4.11.  Краткое описание механизма распределения памяти для небольших объектов
Часть П. Компоненты
Глава 5. Обобщенные функторы
5.1.  Шаблон Command
5.2.  Шаблон Command в реальном мире
5.3.  Вызываемые сущности в языке C++
5.4.  Скелет шаблонного класса Functor
5.5.  Реализация оператора пересылки Functor::operator()
5.6.  Работа с функторами
5.7.  Один пишем, два в уме
5.8.  Преобразование типов аргументов и возвращаемого значения
5.9.  Указатели на функции-члены
5.10.  Связывание
5.11.  Сцепление  143
5.12.  Первая практическая проблема: стоимость функций пересылки  144
5.13.  Вторая практическая проблема: распределение динамической памяти  146
5.14.  Реализация операций Undo и Redo с помощью класса Functor  147
5.15.  Резюме  148
5.16.  Краткое описание класса Functor  148
Глава 6. Реализация шаблона Singleton 151
6.1.  Статические данные + статические функции != синглтон  152
6.2.  Основные идиомы языка C++ для поддержки синглтонов  153
6.3.  Обеспечение уникальности синглтонов 154
6.4.  Разрушение объектов класса Singleton 155
6.5.  Проблема висячей ссылки 157
6.6.  Проблема адресации висячей ссылки (I): феникс 159
6.6.1. Проблемы, связанные с функцией atexit  161
6.7.  Проблема адрерации висячей ссылки (II): синглтон с заданной продолжительностью жизни 162
6.8.  Реализация синглтонов, имеющих заданную продолжительность жизни 164
6.9.  Продолжительность жизни объектов в многопоточной среде 167
6.9.1. Шаблон блокировки с двойной проверкой  168
6.10.  Сборка  170
6.10.1.  Разложение класса SingletonHolder на стратегии 171
6.10.2.  Требования, предъявляемые к стратегиям класса SingletonHolder 171
6.10.3.  Сборка класса SingletonHolder  172
6.10.4.  Реализации стратегий  174
6.11.  Работа с классом SingletonHodler 175
6.12.  Резюме  176
6.13.  Краткое описание шаблонного класса SingletonHolder 177
Глава 7. Интеллектуальные указатели 179
7.1.  Сто первое описание интеллектуальных указателей  179
7.2.  Особенности интеллектуальных указателей 180
7.3.  Хранение интеллектуальных указателей  182
7.4.  Функции-члены интеллектуальных указателей 183
7.5.  Стратегии владения  185
7.5.1.  Глубокое копирование  185
7.5.2.  Копирование при записи  186
7.5.3.  Подсчет ссылок 187
7.5.4.  Связывание ссылок 189
7.5.5.  Разрушающее копирование 190
7.6.  Оператор взятия адреса  192
7.7.  Неявное приведение к типам обычных указателей 193
7.8.  Равенство и неравенство  195
7.9.  Отношения порядка 200
7.10.  Обнаружение и регистрация ошибок  202
7.10.1.  Проверка во время инициализации  202
7.10.2.  Проверка перед разыменованием 203
7.10.3.  Сообщения об ошибках  203
7.11.  Интеллектуальные указатели на константные объекты и константные интеллектуальные указатели  204
7.12.  Массивы 205
7.13.  Интеллектуальные указатели и многопоточность 205
7.13.1.  Многопоточность на уровне объектов  205
7.13.2.  Многопоточность на уровне регистрации данных 207
7.14.  Сборка  209
7.14.1.  Многопоточность на уровне объектов  210
7.14.2.  Стратегия Ownership 212
7.14.3.  Стратегия Conversion 214
7.14.4.  Стратегия Checking 214
7.15.  Резюме 215
7.16.  Краткий обзор класса SmartPtr  216 Глава 8. Фабрики объектов 217
8.1.  Для чего нужны фабрики объектов 218
8.2.  Фабрики объектов в языке C++: классы и объекты 220
8.3.  Реализация фабрики объектов 221
8.4.  Идентификаторы типов 225
8.5.  Обобщение 227
8.6.  Мелкие детали 230
8.7.  Фабрика клонирования  231
8.8.  Использование фабрики объектов в сочетании с другими обобщенными компонентами  234
8.9.  Резюме 235
8.10.  Краткий обзор шаблонного класса Factory 235
8.11.  Краткий обзор шаблонного класса CloneFactory 236
Глава 9. Шаблон Abstract Factory 239
9.1.  Архитектурная роль шаблона Abstract Factory 239
9.2.  Обобщенный интерфейс шаблона Abstract Factory 242
9.3.  Реализация класса AbstractFactory 245
9.4.  Реализация шаблона Abstract Factory на основе прототипов  249
9.5.  Резюме 252
9.6.  Краткий обзор классов AbstractFactory и ConcreteFactory 253
Глава 10. Шаблон Visitor. 255
10.1.  Основы шаблона Visitor 255
10.2.  Перегрузка и функция-ловушка  261
10.3.  Уточнение реализации: шаблон Acyclic Visitor  262
10.4.  Обобщенная реализация шаблона Visitor  268
10.5.  Назад - к "простому" шаблону Visitor 274
10.6.  Отладка вариантов  277
10.6.1.  Функция-ловушка 277
10.6.2.  Нестрогое инспектирование 279
10.7.  Резюме  279
10.8.  Краткий обзор обобщенных компонентов шаблона Visitor  280
Глава 11. Мультиметоды 281
11.1. Что такое мультиметоды? 282
11.2.  Когда нужны мультиметоды  282
11.3.  Двойное переключение по типу: грубый подход 284
11.4.  Автоматизированный грубый подход 286
11.5.  Симметричность грубого подхода  290
11.6.  Логарифмический двойной диспетчер 294
11.6.1.  Логарифмический диспетчер и наследование  296
11.6.2.  Логарифмический диспетчер и приведение типов 297
11.7.  Класс FnDispatcher и симметрия 299
11.8.  Двойная диспетчеризация функторов  300
11.9.  Преобразование аргументов: static_cast или dynamic_cast? 302
11.10.  Мультиметоды с постоянным временем выполнения 307
11.11.  Классы BasicDispatcher и Basic FastDispatcher как стратегии 310
11.12.  Перспективы  311
11.13.  Резюме  312
11.14.  Краткий обзор двойных диспетчеров 314
Приложение. Многопоточная библиотека в стиле минимализма  319
П.1. Критика многопоточности  320
П.2. Подход, реализованный в библиотеке Loki  321
П.З. Атомарные операции с целочисленными типами  321
П.4. Мьютексы 323
П.5. Семантика блокировки в объектно-ориентированном программировании  325
П.6. Модификатор volatile  327
П.7. Семафоры, события и другие полезные вещи  327
П.8. Резюме  327
Библиография  329
Предметный указатель.
Стратегии и классы стратегий.
Стратегии и классы стратегий позволяют реализовать безопасные, эффективные и легко настраиваемые элементы проектных решений. Стратегия (policy) определяет интерфейс обычного или шаблонного класса. Этот интерфейс состоит из определения внутренних типов, функций-членов и переменных-членов.
Понятие стратегии имеет много общего с характеристиками (traits) (Alexandrescu, 2000а), но отличается тем, что в них меньше внимания уделяется типам и больше - поведению. Кроме того, понятие стратегии, предложенное нами, напоминает стратегии проектирования (Gamma et al., 1995), но в отличие от них классы стратегий связываются на этапе компиляции.
Например, определим стратегию для создания объектов. Стратегия creator описывает шаблонный класс типа т. Этот шаблонный класс должен предоставить функцию-член с именем create, не имеющую аргументов и возвращающую указатель на объект класса т. Это означает, что каждый вызов функции Create должен возвращать указатель на новый объект класса т. Точный режим создания объекта определяется во время реализации стратегии.