Стандартная библиотека С++

Стандартная библиотека С++

В данном разделе мы кратко рассмотрим стандартную библиотеку С++. На рис. Б.З приводится список базовых заголовочных файлов С++:

• <bitset> — шаблонный класс для представления последовательностей битов фиксированной длины,

• <complex> — шаблонный класс для представления комплексных чисел,

• <exception> — типы и функции, относящиеся к обработке исключений,

• <limits> — шаблонный класс, определяющий свойства числовых типов,

• <locale> — классы и функции, относящиеся к локализации,

• <new> — функции, управляющие динамическим распределением памяти,

• <stdexcept> — заранее определенные типы исключений для вывода сообщений об ошибках,

• <string> — шаблонный строковый контейнер и свойства символов,

• <typeinfo> — класс, предоставляющий основную метаинформацию о типах,

• <valarray> — шаблонные классы для представления массивов значений.

Заголовочные файлы <exception>, <limits>, <new> и <typeinfo> поддерживают возможности языка С++; например, <limits> позволяет проверять возможности поддержки компилятором целочисленной арифметики и арифметики чисел с плавающей точкой, a <typeinfo> предлагает основные средства анализа информации о типах. Другие заголовочные файлы предоставляют часто используемые классы, в том числе класс строки и тип комплексных чисел. Функциональность, предлагаемая заголовочными файлами <bitset>, <locale>, <string> и <typeinfo>, свободно перекрывается в Qt классами QBitArray, QLocale, QString и QMetaObject.

Стандартный С++ также включает ряд заголовочных файлов, обеспечивающих ввод—вывод (см. рис. Б.4):

• <fstream> — шаблонные классы, манипулирующие внешними файлами,

• <iomanip> — манипуляторы потоков ввода—вывода, принимающие один аргумент,

• <ios> — шаблонный базовый класс потоков ввода—вывода,

• <iosfwd> — предварительные объявления нескольких шаблонных классов потоков ввода—вывода,

• <iostream> — стандартные потоки ввода—вывода (cin, cout, cerr, ctog),

• <istream> — шаблонный класс, управляющий вводом из буфера потока,

• <ostream> — шаблонный класс, управляющий выводом в буфер потока,

• <sstream> — шаблонные классы, связывающие буферы потоков со строками,

• <streambuf> — шаблонные классы, обеспечивающие буфер для операций ввода—вывода,

• <strstream> — классы для выполнения операций потокового ввода-вывода с массивами символов.

Классы стандартного ввода—вывода проектировались в 80-х годах и обладают излишней сложностью, что сильно затрудняет их понимание, причем настолько, что этой теме были посвящены целые книги. Кроме того, программист остается наедине с ящиком Пандоры неразрешенных проблем, связанных с кодировкой символов и зависимого от платформы двоичного представления элементарных типов данных.

В главе 12 («Ввод—вывод») представлены соответствующие классы Qt, обеспечивающие ввод—вывод символов в кодировке Unicode, а также большой набор национальных кодировок и абстракцию независимого от платформы хранения двоичных данных. Qt—классы ввода—вывода формируют основу поддержки межпроцессной связи, работы с сетями и XML. Qt—классы двоичных и текстовых потоков можно очень легко расширить для работы с пользовательскими типами данных.

В начале 90-х годов была введена стандартная библиотека шаблонов (Standard Template Library — STL), представляющая собой набор шаблонных классов-контейнеров, итераторов и алгоритмов, которые вошли в стандарт ISO С++ в последний момент. На рис. Б.5 приводится список заголовочных файлов библиотеки STL:

• <algorithm> — шаблонные функции общего назначения,

• <deque> — шаблонный контейнер очереди с двумя концами,

• <functional> — шаблоны, помогающие конструировать и манипулировать функторами,

• <iterator> — шаблоны, помогающие конструировать и манипулировать итераторами,

• <list> — шаблонный контейнер двусвязного списка,

• <map> — шаблонные контейнеры ассоциативных массивов, связывающие ключ с одним и с несколькими значениями,

• <memory> — утилиты, позволяющие упростить управление памятью,

• <numeric> — шаблонные операции с числами,

• <queue> — шаблонный контейнер очереди,

• <set> — шаблонные контейнеры наборов, допускающие и недопускающие повторения элементов,

• <stack> — шаблонный контейнер стека,

• <utility> — основные шаблонные функции,

• <vector> — шаблонный контейнер вектора.

Проект STL выполнен очень аккуратно, почти с математической точностью, и обеспечивает обобщенную типобезопасную функциональность. Qt предоставляет свои собственные классы—контейнеры, разработка которых отчасти инспирирована STL. Они описываются в главе 11.

Поскольку С++ фактически является супермножеством относительно языка программирования С, программисты С++ имеют в своем распоряжении также полную библиотеку С. Заголовочные файлы библиотеки С доступны как с их традиционными именами (например, <stdio.h>), так и с новыми именами с с—префиксом и без расширения .h (например, <cstdio>). Когда используется новая версия имен заголовочных файлов, функции и типы данных объявляются в пространстве имен std. (Это не относится к таким макросам, как ASSERT(), потому что препроцессор никак не реагирует на пространства имен.) Рекомендуется использовать новый стиль обозначения имен, если его поддерживает ваш компилятор.

На рис. Б.6 приводится список заголовочных файлов библиотеки С:

• <cassert> — макрос ASSERT(),

• <cctype> — функции классификации и отображения символов,

• <cerrno> — макросы, относящиеся к сообщениям об ошибочных ситуациях,

• <cfloat> — макросы, определяющие свойства элементарных типов чисел с плавающей точкой,

• <ciso646> — альтернативное представление для пользователей набора символов ISO 646,

• <climits> — макросы, определяющие свойства элементарных целочисленных типов,

• <clocale> — функции и типы, относящиеся к локализации,

• <cmath> — математические функции и константы,

• <csetjmp> — функции для выполнения нелокальных переходов,

• <csignal> — функции для обработки системных сигналов,

• <cstdarg> — макросы для реализации функций с переменным числом аргументов,

• <cstddef> — определения, общие для некоторых стандартных заголовочных файлов,

• <cstdio> — функции ввода—вывода,

• <cstdlib> — общие вспомогательные функции,

• <cstring> — функции для манипулирования массивами char,

• <ctime> — типы и функции для манипулирования временем,

• <cwchar> — утилиты для работы с многобайтовыми символами и символами расширенной кодировки,

• <cwctype> — функции классификации и отображения символов расширенной кодировки.

Большинство из них предлагает функциональность, которая перекрывается более новыми заголовочными файлами С++ или Qt. Стоит отметить одно из исключений — <cmath>, в котором объявляются такие математические функции, как sin(), sqrt() и pow().

Этим завершается наш краткий обзор стандартной библиотеки С++. В сети Интернет можно получить предлагаемое компанией «Dinkumware» полное справочное руководство по стандартной библиотеке С++, размещенное на веб-странице http://www.dinkumware.com/refxcpp.html, и предлагаемое компанией «SGI» подробное руководство программиста по STL, размещенное на веб-странице http://www.sgi.com/tech/stl/. Официальное описание стандартной библиотеки С++ можно найти в стандартах С и С++ в виде файлов PDF или получить в бумажном виде в Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization — ISO).

В данном приложении мы бегло рассмотрели многие темы. Когда вы станете изучать средства разработки Qt, начиная с главы 1, вы обнаружите, что используемый ими синтаксис значительно проще и аккуратнее, чем можно было бы предположить после прочтения данного приложения. Хорошее Qt—программирование требует применения только подмножества языка С++ и обычно не требует использования более сложного и не очень понятного синтаксиса, возможного в С++. После того как вы станете вводить программный код, собирать исполняемые модули и запускать их, четкость и простота принятого в Qt подхода станет очевидной. И когда вы начнете писать более амбициозные программы, особенно те, в которых требуется обеспечить быструю и сложную графику, возможности комбинации С++ и Qt всегда будут идти в ногу с вашими потребностями.