Константный указатель на константу является объединением двух рассмотренных случаев.
const double pi = 3.14159;
const double *const pi_ptr = pi;
Ни значение объекта, на который указывает pi_ptr, ни значение самого указателя не может быть изменено в программе.
Упражнение 3.16
Объясните значение следующих пяти определений. Есть ли среди них ошибочные?
(a) int i; (d) int *const cpi;
(b) const int ic; (e) const int *const cpic;
(c) const int *pic;
Упражнение 3.17
Какие из приведенных определений правильны? Почему?
(a) int i = -1;
(b) const int ic = i;
(c) const int *pic = ic;
(d) int *const cpi = ic;
(e) const int *const cpic = ic;
Упражнение 3.18
Используя определения из предыдущего упражнения, укажите правильные операторы присваивания. Объясните.
(a) i = ic; (d) pic = cpic;
(b) pic = ic; (i) cpic = ic;
(c) cpi = pic; (f) ic = *cpic;
3.6. Ссылочный тип
Ссылочный тип, иногда называемый псевдонимом, служит для задания объекту дополнительного имени. Ссылка позволяет косвенно манипулировать объектом, точно так же, как это делается с помощью указателя. Однако эта косвенная манипуляция не требует специального синтаксиса, необходимого для указателей. Обычно ссылки употребляются как формальные параметры функций. В этом разделе мы рассмотрим самостоятельное использование объектов ссылочного типа.
Ссылочный тип обозначается указанием оператора взятия адреса () перед именем переменной. Ссылка должна быть инициализирована. Например:
int ival = 1024;
// правильно: refVal - ссылка на ival
int refVal = ival;
// ошибка: ссылка должна быть инициализирована
int refVal2;
Хотя, как мы говорили, ссылка очень похожа на указатель, она должна быть инициализирована не адресом объекта, а его значением. Таким объектом может быть и указатель:
int ival = 1024;
// ошибка: refVal имеет тип int, а не int*
int refVal = ival;
int *pi = ival;
// правильно: ptrVal - ссылка на указатель
int *ptrVal2 = pi;
Определив ссылку, вы уже не сможете изменить ее так, чтобы работать с другим объектом (именно поэтому ссылка должна быть инициализирована в месте своего определения). В следующем примере оператор присваивания не меняет значения refVal, новое значение присваивается переменной ival – ту, которую адресует refVal.
int min_val = 0;
// ival получает значение min_val,
// а не refVal меняет значение на min_val
refVal = min_val;
Все операции со ссылками реально воздействуют на адресуемые ими объекты. В том числе и операция взятия адреса. Например:
refVal += 2;
прибавляет 2 к ival – переменной, на которую ссылается refVal. Аналогично
int ii = refVal;
присваивает ii текущее значение ival,
int *pi = refVal;
инициализирует pi адресом ival.
Если мы определяем ссылки в одной инструкции через запятую, перед каждым объектом типа ссылки должен стоять амперсанд () – оператор взятия адреса (точно так же, как и для указателей). Например:
// определено два объекта типа int
int ival = 1024, ival2 = 2048;
// определена одна ссылка и один объект
int rval = ival, rval2 = ival2;
// определен один объект, один указатель и одна ссылка
int inal3 = 1024, *pi = ival3, ri = ival3;
// определены две ссылки
int rval3 = ival3, rval4 = ival2;
Константная ссылка может быть инициализирована объектом другого типа (если, конечно, существует возможность преобразования одного типа в другой), а также безадресной величиной – такой, как литеральная константа. Например:
double dval = 3.14159;
// верно только для константных ссылок
const int ir = 1024;
const int ir2 = dval;
const double dr = dval + 1.0;
Если бы мы не указали спецификатор const, все три определения ссылок вызвали бы ошибку компиляции. Однако, причина, по которой компилятор не пропускает таких определений, неясна. Попробуем разобраться.
Для литералов это более или менее понятно: у нас не должно быть возможности косвенно поменять значение литерала, используя указатели или ссылки. Что касается объектов другого типа, то компилятор преобразует исходный объект в некоторый вспомогательный. Например, если мы пишем:
double dval = 1024;
const int ri = dval;
то компилятор преобразует это примерно так:
int temp = dval;
const int ri = temp;
Если бы мы могли присвоить новое значение ссылке ri, мы бы реально изменили не dval, а temp. Значение dval осталось бы тем же, что совершенно неочевидно для программиста. Поэтому компилятор запрещает такие действия, и единственная возможность проинициализировать ссылку объектом другого типа – объявить ее как const.
Вот еще один пример ссылки, который трудно понять с первого раза. Мы хотим определить ссылку на адрес константного объекта, но наш первый вариант вызывает ошибку компиляции:
const int ival = 1024;
// ошибка: нужна константная ссылка
int *pi_ref = ival;
Попытка исправить дело добавлением спецификатора const тоже не проходит:
const int ival = 1024;
// все равно ошибка
const int *pi_ref = ival;
В чем причина? Внимательно прочитав определение, мы увидим, что pi_ref является ссылкой на константный указатель на объект типа int. А нам нужен неконстантный указатель на константный объект, поэтому правильной будет следующая запись:
const int ival = 1024;
// правильно
int *const piref = ival;
Между ссылкой и указателем существуют два основных отличия. Во-первых, ссылка обязательно должна быть инициализирована в месте своего определения. Во-вторых, всякое изменение ссылки преобразует не ее, а тот объект, на который она ссылается. Рассмотрим на примерах. Если мы пишем:
int *pi = 0;
мы инициализируем указатель pi нулевым значением, а это значит, что pi не указывает ни на какой объект. В то же время запись
const int ri = 0;
означает примерно следующее:
int temp = 0;
const int ri = temp;
Что касается операции присваивания, то в следующем примере:
int ival = 1024, ival2 = 2048;
int *pi = ival, *pi2 = ival2;
pi = pi2;
переменная ival, на которую указывает pi, остается неизменной, а pi получает значение адреса переменной ival2. И pi, и pi2 и теперь указывают на один и тот же объект ival2.
Если же мы работаем со ссылками:
int ri = ival, ri2 = ival2;
ri = ri2;
то само значение ival меняется, но ссылка ri по-прежнему адресует ival.
В реальных С++ программах ссылки редко используются как самостоятельные объекты, обычно они употребляются в качестве формальных параметров функций. Например:
// пример использования ссылок
// Значение возвращается в параметре next_value
bool get_next_value( int next_value );
// перегруженный оператор
Matrix operator+( const Matrix, const Matrix );
Как соотносятся самостоятельные объекты-ссылки и ссылки-параметры? Если мы пишем:
int ival;
while (get_next_value( ival )) ...
это равносильно следующему определению ссылки внутри функции:
int next_value = ival;
(Подробнее использование ссылок в качестве формальных параметров функций рассматривается в главе 7.)
Упражнение 3.19
Есть ли ошибки в данных определениях? Поясните. Как бы вы их исправили?
(a) int ival = 1.01; (b) int rval1 = 1.01;
(c) int rval2 = ival; (d) int rval3 = ival;
(e) int *pi = ival; (f) int rval4 = pi;
(g) int rval5 = pi*; (h) int *prval1 = pi;
(i) const int ival2 = 1; (j) const int *prval2 = ival;
Упражнение 3.20
Если ли среди нижеследующих операций присваивания ошибочные (используются определения из предыдущего упражнения)?
(a) rval1 = 3.14159;
(b) prval1 = prval2;
(c) prval2 = rval1;
(d) *prval2 = ival2;
Упражнение 3.21
Найдите ошибки в приведенных инструкциях:
(a) int ival = 0;
const int *pi = 0;
const int ri = 0;
(b) pi = ival;
ri = ival;
pi = rval;
3.7. Тип bool
Объект типа bool может принимать одно из двух значений: true и false. Например:
// инициализация строки
string search_word = get_word();
// инициализация переменной found
bool found = false;
string next_word;
while ( cin next_word )
if ( next_word == search_word )
found = true;
// ...
// сокращенная запись: if ( found == true )
if ( found )
cout "ok, мы нашли слово\n";
else cout "нет, наше слово не встретилось.\n";
Хотя bool относится к одному из целых типов, он не может быть объявлен как signed, unsigned, short или long, поэтому приведенное определение ошибочно:
// ошибка
short bool found = false;
Объекты типа bool неявно преобразуются в тип int. Значение true превращается в 1, а false – в 0. Например:
bool found = false;
int occurrence_count = 0;
while ( /* mumble */ )
{
found = look_for( /* something */ );
// значение found преобразуется в 0 или 1
occurrence_count += found;
}
Таким же образом значения целых типов и указателей могут быть преобразованы в значения типа bool. При этом 0 интерпретируется как false, а все остальное как true:
// возвращает количество вхождений
extern int find( const string );
bool found = false;
if ( found = find( "rosebud" ))
// правильно: found == true
// возвращает указатель на элемент
extern int* find( int value );
if ( found = find( 1024 ))
// правильно: found == true
3.8. Перечисления
Нередко приходится определять переменную, которая принимает значения из некоего набора. Скажем, файл открывают в любом из трех режимов: для чтения, для записи, для добавления.
Конечно, можно определить три константы для обозначения этих режимов:
const int input = 1;
const int output = 2;
const int append = 3;
и пользоваться этими константами:
bool open_file( string file_name, int open_mode);
// ...
open_file( "Phoenix_and_the_Crane", append );
Подобное решение допустимо, но не вполне приемлемо, поскольку мы не можем гарантировать, что аргумент, передаваемый в функцию open_file() равен только 1, 2 или 3.
Использование перечислимого типа решает данную проблему. Когда мы пишем:
enum open_modes{ input = 1, output, append };
мы определяем новый тип open_modes. Допустимые значения для объекта этого типа ограничены набором 1, 2 и 3, причем каждое из указанных значений имеет мнемоническое имя. Мы можем использовать имя этого нового типа для определения как объекта данного типа, так и типа формальных параметров функции:
void open_file( string file_name, open_modes om );
input, output и append являются элементами перечисления. Набор элементов перечисления задает допустимое множество значений для объекта данного типа. Переменная типа open_modes (в нашем примере) инициализируется одним из этих значений, ей также может быть присвоено любое из них. Например:
open_file( "Phoenix and the Crane", append );
Попытка присвоить переменной данного типа значение, отличное от одного из элементов перечисления (или передать его параметром в функцию), вызовет ошибку компиляции. Даже если попробовать передать целое значение, соответствующее одному из элементов перечисления, мы все равно получим ошибку:
// ошибка: 1 не является элементом перечисления open_modes
open_file( "Jonah", 1 );
Есть способ определить переменную типа open_modes, присвоить ей значение одного из элементов перечисления и передать параметром в функцию:
open_modes om = input;
// ...
om = append;
open_file( "TailTell", om );
Однако получить имена таких элементов невозможно. Если мы напишем оператор вывода:
cout input " " om endl;
то все равно получим:
1 3
Эта проблема решается, если определить строковый массив, в котором элемент с индексом, равным значению элемента перечисления, будет содержать его имя. Имея такой массив, мы сможем написать:
cout open_modes_table[ input ] " "
open_modes_table[ om ] endl
Будет выведено:
input append
Кроме того, нельзя перебрать все значения перечисления:
// не поддерживается
for ( open_modes iter = input; iter != append; ++inter )
// ...
Для определения перечисления служит ключевое слово enum, а имена элементов задаются в фигурных скобках, через запятую. По умолчанию первый из них равен 0, следующий – 1 и так далее. С помощью оператора присваивания это правило можно изменить. При этом каждый следующий элемент без явно указанного значения будет на 1 больше, чем элемент, идущий перед ним в списке. В нашем примере мы явно указали значение 1 для input, при этом output и append будут равны 2 и 3. Вот еще один пример:
// shape == 0, sphere == 1, cylinder == 2, polygon == 3
enum Forms{ share, spere, cylinder, polygon };
Целые значения, соответствующие разным элементам одного перечисления, не обязаны отличаться. Например:
// point2d == 2, point2w == 3, point3d == 3, point3w == 4
enum Points { point2d=2, point2w, point3d=3, point3w=4 };
Объект, тип которого – перечисление, можно определять, использовать в выражениях и передавать в функцию как аргумент. Подобный объект инициализируется только значением одного из элементов перечисления, и только такое значение ему присваивается – явно или как значение другого объекта того же типа. Даже соответствующие допустимым элементам перечисления целые значения не могут быть ему присвоены:
void mumble() {
Points pt3d = point3d; // правильно: pt2d == 3
// ошибка: pt3w инициализируется типом int
Points pt3w = 3;
// ошибка: polygon не входит в перечисление Points
pt3w = polygon;
// правильно: оба объекта типа Points
pt3w = pt3d;
}