Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Приступим к разработке типа Token_stream. Что пользователь ждет от него? Очевидно, что нам нужны функции get и putback — именно поэтому мы ввели понятие потока лексем. Класс Token_stream должен создавать объекты класса Token из символов, считанных из потока ввода, поэтому нам необходима возможность создавать объекты класса Token_stream, способные считывать данные из потока cin. Таким образом, простейший вариант класса Token_stream выглядит примерно так:

 class Token_stream {
 public:
Token_stream; // создает объект класса Token_stream,
  // считывающий данные из потока cin
  Token get; // получает объект класса Token
  void putback(Token t); // возвращает объект класса Token
  // обратно
 private:
  // детали реализации
 };

Это все, что требуется от пользователя для использования объектов класса Token_stream. Опытные программисты могут поинтересоваться, почему поток cin является единственным возможным источником символов, — просто мы решили вводить символы с клавиатуры. Это решение можно пересмотреть в упражнении, приведенном в главе 7.

Почему мы использовали “длинное” имя putback, а не логичное имя put? Тем самым мы подчеркнули асимметрию между функциями get и putback: мы возвращаем лексему в поток ввода, а не вставляем ее в поток вывода. Кроме того, функция putback есть в классе istream: непротиворечивость имен — полезное свойство. Это позволяет людям запоминать имена функций и избегать ошибок.

Теперь можем создать класс Token_stream и использовать его.

 Token_stream ts; // объект класса Token_stream с именем ts

Token t = ts.get; // получаем следующий объект класса Token из объекта ts

 // ...
 ts.putback(t); // возвращает объект t класса Token обратно в объект ts

Это все, что нам нужно, чтобы закончить разработку калькулятора.

6.8.1. Реализация класса Token_stream

Теперь необходимо реализовать три функции класса Token_stream. Как представить класс Token_stream? Иначе говоря, какие данные необходимо хранить в объекте класса Token_stream, чтобы он мог выполнить свое задание? Необходима память для лексемы, которая будет возвращена обратно в объект класса Token_stream. Для простоты будем считать, что лексемы возвращаются в поток по одной. Этого вполне достаточно для нашей программы (а также для очень многих аналогичных программ). Таким образом, нужна память для одного объекта класса Token и индикатор ее занятости.

 class Token_stream {
 public:
  Token_stream; // создает объект класса Token_stream,
  // считывающий данные из потока cin
  Token get; // получает объект класса Token
// (функция get определена в разделе 6.8.2)
  void putback(Token t); // возвращает объект класса Token
  // обратно
 private:
  bool full; // находится ли в буфере объект класса Token?
  Token buffer; // здесь хранится объект класса Token,
  // возвращаемый в поток функцией putback
 };

Теперь можно определить (написать) три функции-члена. Конструктор и функция putback никаких трудностей не вызывают, поскольку они невелики. Мы определим их в первую очередь. Конструктор просто устанавливает настройки, свидетельствующие о том, что буфер пуст.

 Token_stream::Token_stream
  :full(false), buffer(0) // в буфере нет ни одного объекта
  // класса Token
 {
 }

Определяя функцию-член вне определения самого класса, мы должны указать, какому классу она принадлежит. Для этого используется обозначение имя_класса::имя_функции_члена. В данном случае нам необходимо определить конструктор класса Token_stream. Конструктор — это член класса, имя которого совпадает с именем класса.

Почему мы определяем функцию-член вне определения класса? Ответ очевиден: определение класса (в основном) описывает, что класс может делать. Определения функций-членов представляют собой реализации, которые уточняют, как именно класс выполняет то, для чего он предназначен. Мы предпочитаем размещать эти детали там, где они не отвлекают внимание от главного. В идеале на экране должна отразиться каждая логическая единица программы. Определение класса обычно удовлетворяет этому требованию, если его функции-члены определены в другом месте, а не в классе.

Члены класса инициализированы в списке инициализации (см. раздел 6.3.3); выражение full(false) устанавливает член класса Token_stream с именем full равным значению false, а выражение buffer(0) инициализирует член buffer пустой лексемой, которую мы специально для этого изобрели. Определение класса Token (см. раздел 6.3.3) утверждает, что каждый объект класса Token должен иметь начальное значение, поэтому мы не можем просто проигнорировать член Token_stream::buffer.

Функция-член putback возвращает аргументы обратно в буфер объекта класса Token_stream.

 void Token_stream::putback(Token t)
 {
  buffer = t; // копируем объект t в буфер
  full = true; // теперь буфер полон
 }

Ключевое слово void (означающее “ничто”) означает, что функция putback не возвращает никакого значения. Если бы мы хотели гарантировать, что эта функция не будет использована дважды без считывания лексем, возвращенных в промежутке между ее вызовами (с помощью функции get), то нам следовало бы добавить проверку.