то обеспечивает описание window во
 всех производных классах как виртуального базового класса.
     Можно следующим образом изобразить состав объекта класса
 window_w_border_and_menu:



 Чтобы увидеть разницу между обычным и виртуальным наследованием,
 сравните этот рисунок с рисунком из $$6.5, показывающим состав объекта
 класса satellite. В графе наследования каждый базовый класс с данным
 именем, который был указан как виртуальный, будет представлен
 единственным объектом этого класса. Напротив, каждый базовый
 класс, который при описании наследования не был указан как
 виртуальный, будет представлен своим собственным объектом.
      Теперь надо написать все эти функции draw(). Это не слишком
 трудно, но для неосторожного программиста здесь есть ловушка.
 Сначала пойдем самым простым путем, который как раз к ней и ведет:

            void window_w_border::draw()
            {
               window::draw();
               // рисуем рамку
            }

            void window_w_menu::draw()
            {
              window::draw();
              // рисуем меню
            }

 Пока все хорошо. Все это очевидно, и мы следуем образцу определения
 таких функций при условии единственного наследования ($$6.2.1), который
 работал прекрасно. Однако, в производном классе следующего уровня
 появляется ловушка:

           void window_w_border_and_menu::draw() // ловушка!
           {
              window_w_border::draw();
              window_w_menu::draw();

              // теперь операции, относящиеся только
              // к окну с рамкой и меню
            }

 На первый взгляд все вполне нормально. Как обычно, сначала выполняются
 все операции, необходимые для базовых классов, а затем те, которые
 относятся собственно к производным классам. Но в результате
 функция window::draw() будет вызываться дважды! Для большинства
 графических программ это не просто излишний вызов, а порча
 картинки на экране. Обычно вторая выдача на экран затирает первую.
    Чтобы избежать ловушки, надо действовать не так поспешно. Мы
 отделим действия, выполняемые базовым классом, от действий,
 выполняемых из базового класса. Для этого в каждом классе введем
 функцию _draw(), которая выполняет нужные только для него
 действия, а функция draw() будет выполнять те же действия плюс
 действия, нужные для каждого базового класса. Для класса window
 изменения сводятся к введению излишней функции:

          class window {
           // головная информация
           void _draw();
           void draw();
          };

  Для производных классов эффект тот же:

           class window_w_border : public virtual window {
              // класс "окно с рамкой"
              // определения, связанные с рамкой
              void _draw();
              void draw();
           };

           void window_w_border::draw()
           {
              window::_draw();
              _draw();   // рисует рамку
           };

 Только для производного класса следующего уровня проявляется
 отличие функции, которое и позволяет обойти ловушку с повторным
 вызовом window::draw(), поскольку теперь вызывается window::_draw()
 и только один раз:

           class window_w_border_and_menu
               : public virtual window,
               public window_w_border,
               public window_w_menu {

               void _draw();
               void draw();
           };

           void window_w_border_and_menu::draw()
           {
             window::_draw();
             window_w_border::_draw();
             window_w_menu::_draw();

             _draw();  // теперь операции, относящиеся только
                       // к окну с рамкой и меню
           }

 Не обязательно иметь обе функции window::draw() и window::_draw(),
 но наличие их позволяет избежать различных простых описок.
     В этом примере класс window служит хранилищем общей для
 window_w_border и window_w_menu информации и определяет интерфейс
 для общения этих двух классов. Если используется единственное
 наследование, то общность информации в дереве классов достигается
 тем, что эта информация передвигается к корню дерева до тех
 пор, пока она не станет доступна всем заинтересованным в ней
 узловым классам. В результате легко возникает неприятный эффект:
 корень дерева или близкие к нему классы используются как пространство
 глобальных имен для всех классов дерева, а иерархия классов вырождается
 в множество несвязанных объектов.
     Существенно, чтобы в каждом из классов-братьев переопределялись
 функции, определенные в общем виртуальном базовом классе. Таким
 образом каждый из братьев может получить свой вариант операций,
 отличный от других. Пусть в классе window есть общая функция
 ввода get_input():

           class window {
            // головная информация
            virtual void draw();
            virtual void get_input();
          };

 В одном из производных классов можно использовать эту функцию,
 не задумываясь о том, где она определена:

          class window_w_banner : public virtual window {
             // класс "окно с заголовком"
             void draw();
             void update_banner_text();
          };

          void window_w_banner::update_banner_text()
          {
            // ...
            get_input();
            // изменить текст заголовка
          }

 В другом производном классе функцию get_input() можно определять,
 не задумываясь о том, кто ее будет использовать:

          class window_w_menu : public virtual window {
             // класс "окно с меню"
             // определения, связанные с меню
             void draw();
             void get_input(); // переопределяет window::get_input()
          };

 Все эти определения собираются вместе в производном классе следующего
 уровня:

          class window_w_banner_and_menu
             : public virtual window,
             public window_w_banner,
             public window_w_menu
          {
             void draw();
          };

 Контроль неоднозначности позволяет убедиться, что в классах-братьях
 определены разные функции:

          class window_w_input : public virtual window {
             // ...
             void draw();
             void get_input();  // переопределяет window::get_input
          };

          class window_w_input_and_menu
             : public virtual window,
             public window_w_input,
             public window_w_menu
         {             // ошибка: оба класса window_w_input и
                       // window_w_menu переопределяют функцию
                       // window::get_input
            void draw();
         };

 Транслятор обнаруживает подобную ошибку, а устранить неоднозначность
 можно обычным способом: ввести в классы window_w_input и
 window_w_menu функцию, переопределяющую "функцию-нарушителя", и
 каким-то образом устранить неоднозначность:

         class window_w_input_and_menu
           : public virtual window,
           public window_w_input,
           public window_w_menu
        {
           void draw();
           void get_input();
        };

 В этом классе window_w_input_and_menu::get_input() будет
 переопределять все функции get_input(). Подробно механизм разрешения
 неоднозначности описан в $$R.10.1.1.

        6.6 Контроль доступа

 Член класса может быть частным (private), защищенным (protected)
 или общим (public):
     Частный член класса X могут использовать только функции-члены и
     друзья класса X.
     Защищенный член класса X могут использовать только функции-члены
     и друзья класса X, а так же функции-члены и друзья всех
     производных от X классов (см. $$5.4.1).
     Общий член можно использовать в любой функции.
 Эти правила соответствуют делению обращающихся к классу функций на три
 вида: функции, реализующие класс (его друзья и члены), функции,
 реализующие производный класс (друзья и члены производного класса) и
 все остальные функции.
     Контроль доступа применяется единообразно ко всем именам. На
 контроль доступа не влияет, какую именно сущность обозначает имя.
 Это означает, что частными могут быть функции-члены, константы и т.д.
 наравне с частными членами, представляющими данные:

             class X {
             private:
               enum { A, B };
               void f(int);
               int a;
             };

             void X::f(int i)
             {
               if (i<A) f(i+B);
               a++;
             }

             void g(X& x)
             {
               int i = X::A;     // ошибка: X::A частный член
               x.f(2);           // ошибка: X::f частный член
               x.a++;            // ошибка: X::a частный член
             }

        6.6.1 Защищенные члены

 Дадим пример защищенных членов, вернувшись к классу window из
 предыдущего раздела. Здесь функции _draw() предназначались только для
 использования в производных классах, поскольку предоставляли неполный
 набор возможностей, а поэтому не были достаточны удобны и
 надежны для общего применения. Они были как бы строительным
 материалом для более развитых функций. С другой стороны, функции draw()
 предназначались для общего применения. Это различие можно выразить,
 разбив интерфейсы классов window на две части - защищенный интерфейс
 и общий интерфейс:

            class window {
            public:
              virtual void draw();
              // ...
            protected:
              void _draw();
              // другие функции, служащие строительным материалом
            private:
              // представление класса
            };

 Такое разбиение можно проводить и в производных классах, таких, как
 window_w_border или window_w_menu.
     Префикс _ используется в именах защищенных функций, являющихся
 частью реализации класса, по общему правилу: имена, начинающиеся с _ ,
 не должны присутствовать в частях программы, открытых для общего
 использования. Имен, начинающихся с двойного символа подчеркивания,
 лучше вообще избегать (даже для членов).
     Вот менее практичный, но более подробный пример:

            class X {
            // по умолчанию частная часть класса
               int priv;
            protected:
               int prot;
            public:
               int publ;
               void m();
            };

 Для члена X::m доступ к членам класса неограничен:

            void X::m()
            {
              priv = 1;   // нормально
              prot = 2;   // нормально
              publ = 3;   // нормально
            }

 Член производного класса имеет доступ только к общим и защищенным
 членам:

            class Y : public X {
               void mderived();
            };

            Y::mderived()
            {
              priv = 1;    // ошибка: priv частный член
              prot = 2;    // нормально: prot защищенный член, а
                           // mderived() член производного класса Y
              publ = 3;    // нормально: publ общий член
            }

 В глобальной функции доступны только общие члены:

            void f(Y* p)
            {
              p->priv = 1;  // ошибка: priv частный член
              p->prot = 2;  // ошибка: prot защищенный член, а f()
                            // не друг или член классов X и Y
              p->publ = 3;  // нормально: publ общий член
            }

        6.6.2 Доступ к базовым классам

 Подобно члену базовый класс можно описать как частный, защищенный
 или общий:

            class X {
            public:
              int a;
              // ...
            };

            class Y1 : public X {  };
            class Y2 : protected X { };
            class Y3 : private X { };

 Поскольку X - общий базовый класс для Y1, в любой функции, если есть
 необходимость, можно (неявно) преобразовать Y1* в X*, и притом
 в ней будут доступны общие члены класса X:

            void f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
            {
              X* px = py1;  // нормально: X - общий базовый класс Y1
              py1->a = 7;   // нормально
              px = py2;     // ошибка: X - защищенный базовый класс Y2
              py2->a = 7;   // ошибка
              px = py3;     // ошибка: X - частный базовый класс Y3
              py3->a = 7;   // ошибка
            }

 Теперь пусть описаны

            class Y2 : protected X { };
            class Z2 : public Y2 { void f(); };

 Поскольку X - защищенный базовый класс Y2, только друзья и члены Y2,
 а также друзья и члены любых производных от Y2 классов (в частности
 Z2) могут при необходимости преобразовывать (неявно) Y2* в X*.
 Кроме того они могут обращаться к общим и защищенным членам класса X:

            void Z2::f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
            {
              X* px = py1; // нормально: X - общий базовый класс Y1
              py1->a = 7; // нормально
              px = py2;   // нормально: X - защищенный базовый класс Y2,
                          // а Z2 - производный класс Y2
              py2->a = 7; // нормально
              px = py3;   // ошибка: X - частный базовый класс Y3
              py3->a = 7; // ошибка
            }

 Наконец, рассмотрим:

            class Y3 : private X { void f(); };

 Поскольку X - частный базовый класс Y3, только друзья и члены Y3
 могут при необходимости преобразовывать (неявно) Y3* в X*.
 Кроме того они могут обращаться к общим и защищенным членам
 класса X:

            void Y3::f(Y1* py1, Y2* py2, Y3* py3)
            {
              X* px = py1;  // нормально: X - общий базовый класс Y1
              py1->a = 7;   // нормально
              px = py2;     // ошибка: X - защищенный базовый класс Y2
              py2->a = 7;   // ошибка
              px = py3;     // нормально: X - частный базовый класс Y3,
                            // а Y3::f член Y3
              py3->a = 7;   // нормально
            }

        6.7 Свободная память

 Если определить функции operator new() и operator delete(),
 управление памятью для класса можно взять в свои руки. Это также можно,
 (а часто и более полезно), сделать для класса, служащего базовым
 для многих производных классов. Допустим, нам потребовались свои
 функции размещения и освобождения памяти для класса employee ($$6.2.5)
 и всех его производных классов:

            class employee {
              // ...
            public:
              void* operator new(size_t);
              void operator delete(void*, size_t);
            };

            void* employee::operator new(size_t s)
            {
              // отвести память в `s' байтов
              // и возвратить указатель на нее
            }

            void employee::operator delete(void* p, size_t s)
            {
              // `p' должно указывать на память в `s' байтов,
              // отведенную функцией employee::operator new();
              // освободить эту память для повторного использования
            }

 Назначение до сей поры загадочного параметра типа size_t становится
 очевидным. Это - размер освобождаемого объекта. При удалении простого
 служащего этот параметр получает значение sizeof(employee), а при
 удалении управляющего - sizeof(manager). Поэтому собственные
 функции классы для размещения могут не хранить размер каждого
 размещаемого объекта. Конечно, они могут хранить эти размеры (подобно
 функциям размещения общего назначения) и игнорировать параметр
 size_t в вызове operator delete(), но тогда вряд ли они будут лучше,
 чем функции размещения и освобождения общего назначения.
      Как транслятор определяет нужный размер, который надо передать
 функции operator delete()? Пока тип, указанный в operator delete(),
 соответствует истинному типу объекта, все просто; но рассмотрим
 такой пример:

            class manager : public employee {
              int level;
              // ...
            };

            void f()
            {
              employee* p = new manager; // проблема
              delete p;
            }

 В этом случае транслятор не сможет правильно определить размер. Как
 и в случае удаления массива, нужна помощь программиста. Он должен
 определить виртуальный деструктор в базовом классе employee:

            class employee {
              // ...
            public:
              // ...
              void* operator new(size_t);
              void operator delete(void*, size_t);
              virtual ~employee();
            };

 Даже пустой деструктор решит нашу проблему:

           employee::~employee() { }

 Теперь освобождение памяти будет происходить в деструкторе (а в нем
 размер известен), а любой производный от employee класс также будет
 вынужден определять свой деструктор (тем самым будет установлен
 нужный размер), если только пользователь сам не определит его.
 Теперь следующий пример пройдет правильно:

           void f()
           {
             employee* p = new manager; // теперь без проблем
             delete p;
           }

 Размещение происходит с помощью (созданного транслятором) вызова

          employee::operator new(sizeof(manager))

 а освобождение с помощью вызова

          employee::operator delete(p,sizeof(manager))

 Иными словами, если нужно иметь корректные функции размещения и
 освобождения для производных классов, надо либо определить
 виртуальный деструктор в базовом классе, либо не использовать
 в функции освобождения параметр size_t. Конечно, можно было
 при проектировании языка предусмотреть средства, освобождающие
 пользователя от этой проблемы. Но тогда пользователь "освободился" бы
 и от определенных преимуществ более оптимальной, хотя и менее надежной
 системы.
    В общем случае, всегда есть смысл определять виртуальный
 деструктор для всех классов, которые действительно используются как
 базовые, т.е. с объектами производных классов работают и, возможно,
 удаляют их, через указатель на базовый класс:

          class X {
             // ...
          public:
             // ...
             virtual void f(); // в X есть виртуальная функция, поэтому
                               // определяем виртуальный деструктор
             virtual ~X();
          };

        6.7.1 Виртуальные конструкторы

 Узнав о виртуальных деструкторах, естественно спросить: "Могут ли
 конструкторы то же быть виртуальными?" Если ответить коротко - нет.
 Можно дать более длинный ответ: "Нет, но можно легко получить
 требуемый эффект".
     Конструктор не может быть виртуальным, поскольку для правильного
 построения объекта он должен знать его истинный тип. Более того,
 конструктор - не совсем обычная функция. Он может взаимодействовать
 с функциями управления памятью, что невозможно для обычных
 функций. От обычных функций-членов он отличается еще тем, что
 не вызывается для существующих объектов. Следовательно нельзя получить
 указатель на конструктор.
     Но эти ограничения можно обойти, если определить функцию,
 содержащую вызов конструктора и возвращающую построенный объект.
 Это удачно, поскольку нередко бывает нужно создать новый объект,
 не зная его истинного типа. Например, при трансляции иногда
 возникает необходимость сделать копию дерева, представляющего
 разбираемое выражение. В дереве могут быть узлы выражений разных
 видов. Допустим, что узлы, которые содержат повторяющиеся в выражении
 операции, нужно копировать только один раз. Тогда нам потребуется
 виртуальная функция размножения для узла выражения.
      Как правило "виртуальные конструкторы" являются стандартными
 конструкторами без параметров или конструкторами копирования,
 параметром которых служит тип результата:

          class expr {
             // ...
          public:
             expr();  // стандартный конструктор
             virtual expr* new_expr() { return new expr(); }
          };

 Виртуальная функция new_expr() просто возвращает стандартно
 инициализированный объект типа expr, размещенный в свободной памяти.
 В производном классе можно переопределить функцию new_expr() так,
 чтобы она возвращала объект этого класса:

          class conditional : public expr {
             // ...
          public:
            conditional();  // стандартный конструктор
            expr* new_expr() { return new conditional(); }
          };

 Это означает, что, имея объект класса expr, пользователь может
 создать объект в "точности такого же типа":

          void user(expr* p1, expr* p2)
          {
             expr* p3 = p1->new_expr();
             expr* p4 = p2->new_expr();
             // ...
           }

 Переменным p3 и p4 присваиваются указатели неизвестного, но подходящего
 типа.
     Тем же способом можно определить виртуальный конструктор
 копирования, называемый операцией размножения, но надо подойти
 более тщательно к специфике операции копирования:

           class expr {
              // ...
              expr* left;
              expr* right;
           public:
              // ...
                 // копировать `s' в `this'
              inline void copy(expr* s);
                 // создать копию объекта, на который смотрит this
              virtual expr* clone(int deep = 0);
           };

 Параметр deep показывает различие между копированием собственно
 объекта (поверхностное копирование) и копированием всего поддерева,
 корнем которого служит объект (глубокое копирование). Стандартное
 значение 0 означает поверхностное копирование.
     Функцию clone() можно использовать, например, так:

            void fct(expr* root)
            {
              expr* c1 = root->clone(1);  // глубокое копирование
              expr* c2 = root->clone();   // поверхностное копирование
              // ...
            }

 Являясь виртуальной, функция clone() способна размножать объекты
 любого производного от expr класса.
     Настоящее копирование можно определить так:

            void expr::copy(expression* s, int deep)
            {
              if (deep == 0) { // копируем только члены
                 *this = *s;
              }
              else { // пройдемся по указателям:
                 left = s->clone(1);
                 right = s->clone(1);
                 // ...
              }
            }

 Функция expr::clone() будет вызываться только для объектов типа
 expr (но не для производных от expr классов), поэтому можно просто
 разместить в ней и возвратить из нее объект типа expr, являющийся
 собственной копией:

            expr* expr::clone(int deep)
            {
              expr* r = new expr();  // строим стандартное выражение
              r->copy(this,deep);    // копируем `*this' в `r'
              return r;
            }

 Такую функцию clone() можно использовать для производных от expr
 классов, если в них не появляются члены-данные (а это как раз
 типичный случай):

            class arithmetic : public expr {
              // ...
              // новых членов-данных нет =>
              // можно использовать уже определенную функцию clone
            };

 С другой стороны, если добавлены члены-данные, то нужно определять
 собственную функцию clone():

           class conditional : public expression {
              expr* cond;
           public:
              inline void copy(cond* s, int deep = 0);
              expr* clone(int deep = 0);
              // ...
           };

 Функции copy() и clone() определяются подобно своим двойникам из
 expression:

           expr* conditional::clone(int deep)
           {
             conditional* r = new conditional();
             r->copy(this,deep);
             return r;
           }

           void conditional::copy(expr* s, int deep)
           {
             if (deep == 0) {
                *this = *s;
             }
             else {
                expr::copy(s,1);  // копируем часть expr
                cond = s->cond->clone(1);
             }
           }

 Определение последней функции показывает отличие настоящего
 копирования в expr::copy() от полного размножения в expr::clone()
 (т.е. создания нового объекта и копирования в него). Простое
 копирование оказывается полезным для определения более сложных
 операций копирования и размножения. Различие между copy() и clone()
 эквивалентно различию между операцией присваивания и конструктором
 копирования ($$1.4.2) и эквивалентно различию между функциями
 _draw() и draw() ($$6.5.3). Отметим, что функция copy() не является
 виртуальной. Ей и не надо быть таковой, поскольку виртуальна
 вызывающая ее функция clone(). Очевидно, что простые операции
 копирования можно также определять как функции-подстановки.

        6.7.2 Указание размещения

 По умолчанию операция new создает указанный ей объект в свободной
 памяти. Как быть, если надо разместить объект в определенном месте?
 Этого можно добиться переопределением операции размещения. Рассмотрим
 простой класс:

        class X {
           // ...
        public:
          X(int);
          // ...
        };

 Объект можно разместить в любом месте, если ввести в функцию
 размещения дополнительные параметры:

        // операция размещения в указанном месте:
        void* operator new(size_t, void* p) { return p; }

 и задав эти параметры для операции new следующим образом:

        char buffer[sizeof(X)];

        void f(int i)
        {
          X* p = new(buffer) X(i); // разместить X в buffer
          // ...
        }

 Функция operator new(), используемая операцией new, выбирается
 согласно правилам сопоставления параметров ($$R.13.2). Все
 функции operator new() должны иметь первым параметром size_t.
 Задаваемый этим параметром размер неявно передается операцией
 new.
     Определенная нами функция operator new() с задаваемым размещением
 является самой простой из функций подобного рода. Можно привести
 другой пример функции размещения, выделяющей память из некоторой
 заданной области:

        class Arena {
           // ...
           virtual void* alloc(size_t) = 0;
           virtual void free(void*) = 0;
        };

        void operator new(size_t sz, Arena* a)
        {
          return a.alloc(sz);
        }

 Теперь можно отводить память для объектов произвольных типов из
 различных областей (Arena):

        extern Arena* Persistent; // постоянная память
        extern Arena* Shared;     // разделяемая память

        void g(int i)
        {
          X* p = new(Persistent) X(i); // X в постоянной памяти
          X* q = new(Shared) X(i);     // X в разделяемой памяти
          // ...
        }

 Если мы помещаем объект в область памяти, которая непосредственно
 не управляется стандартными функциями распределения свободной
 памяти, то надо позаботиться о правильном уничтожении объекта.
 Основным средством здесь является явный вызов деструктора:

        void h(X* p)
        {
          p->~X();             // вызов деструктора
          Persistent->free(p); // освобождение памяти
        }

 Заметим, что явных вызовов деструкторов, как и глобальных функций
 размещения специального назначения, следует, по возможности,
 избегать. Бывают случаи, когда обойтись без них трудно, но
 новичок должен трижды подумать, прежде чем использовать явный
 вызов деструктора, и должен сначала посоветоваться с более опытным
 коллегой.

        6.8 Упражнения

 1. (*1) Пусть есть класс

         class base {
         public:
            virtual void iam() { cout << "base\n"; }
         };

    Определите два производных от base класса и в каждом определите
    функцию iam(), выдающую имя своего класса. Создайте объекты
    этих классов и вызовите iam() для них. Присвойте адреса объектов
    производных классов указателю типа base* и вызовите iam() с
    помощью этих указателей.
 2. (*2) Реализуйте примитивы управления экраном ($$6.4.1) разумным
    для вашей системы образом.
 3. (*2) Определите классы triangle (треугольник) и circle
    (окружность).
 4. (*2) Определите функцию, рисующую отрезок прямой, соединяющий
    две фигуры. Вначале надо найти самые ближайшие точки фигур, а
    затем соединить их.
 5. (*2) Измените пример с классом shape так, чтобы line было
    производным классом от rectangle, или наоборот.
 6. (*2) Пусть есть класс

         class char_vec {
            int sz;
            char element [1];
         public:
            static new_char_vec(int s);
            char& operator[] (int i) { return element[i]; }
            // ...
         };

     Определите функцию new_char_vec() для отведения непрерывного
     участка памяти для объектов char_vec так, чтобы элементы можно
     было индексировать как массив element[]. В каком случае эта
     функция вызовет серьезные трудности?
  7. (*1)  Опишите структуры данных, которые нужны для
     примера с классом shape из $$6.4, и объясните, как может
     выполняться виртуальный вызов.
  8. (*1.5) Опишите структуры данных, которые нужны для примера
     с классом satellite из $$6.5, и объясните, как может выполняться
     виртуальный вызов.
  9. (*2) Опишите структуры данных, которые нужны для примера с
     классом window из $$6.5.3, и объясните, как может выполняться
     виртуальный вызов.
  10. (*2) Опишите класс графических объектов с набором возможных
     операций, который будет общим базовым в библиотеке графических
     объектов. Исследуйте какие-нибудь графические библиотеки,
     чтобы понять, какие операции нужны. Определите класс объектов
     базы данных с набором возможных операций, который будет
     общим базовым классом объектов, хранящихся как последовательность
     полей базы данных. Исследуйте какие-нибудь базы данных, чтобы
     понять, какие операции нужны. Определите объект графической
     базы данных, используя или не используя множественное
     наследование. Обсудите относительные плюсы и минусы обоих
     решений.
  11. (*2) Напишите вариант функции clone() из $$6.7.1, в котором
     размножаемый объект может помещаться в область Arena
     ($$6.7.2), передаваемую как параметр. Реализуйте простой
     класс Arena как производный от Arena.
  12. (*2) Пусть есть классы Circle (окружность), Square (квадрат) и
     Triangle (треугольник), производные от класса shape. Определите
     функцию intersect() с двумя параметрами типа Shape*, которая
     вызывает подходящую функцию, чтобы выяснить, пересекаются ли
     заданные две фигуры. Для этого в указанных классах нужно
     определить соответствующие виртуальные функции. Не тратьте
     силы на функцию, которая действительно устанавливает, что
     фигуры пересекаются, добейтесь только правильной
     последовательности вызовов функций.
  13. (*5) Разработайте и реализуйте библиотеку для моделирования,
     управляемого событиями. Подсказка: используйте <task.h>.
     Там уже устаревшие функции и можно написать лучше. Должен
     быть класс task (задача). Объект task должен уметь сохранять
     свое состояние и восстанавливать его (для этого можно
     определить функции task::save() и task::restore()) и тогда
     он может действовать как сопрограмма. Специальные задачи
     можно определять как объекты классов, производных от task.
     Программу, которую выполняет задача, определите как
     виртуальную функцию. Должна быть возможность передавать
     параметры новой задаче как параметры ее конструктору или
     конструкторам. Должен быть диспетчер, который реализует
     понятие виртуального времени. Определите функцию
     task::delay(long), которая будет "съедать" виртуальное
     время. Важный вопрос разработки: является ли
     диспетчер частью класса task, или он должен быть независимым?
     Задачи должны иметь возможность общения друг с другом.
     Для этой цели разработайте класс queue (очередь). Придумайте
     способ, чтобы задача могла ожидать входной поток из нескольких
     очередей. Все динамические ошибки должны обрабатываться
     единообразно. Как организовать отладку программ, написанных
     с помощью такой библиотеки?





         * ГЛАВА 7

           Если я выбираю слово, оно значит только то,
           что я решу, ни больше и ни меньше.
                       - Шалтай Болтай


     Глава содержит описание механизма перегрузки операций в С++.
     Программист может задать интерпретацию операций, когда они
     применяются к объектам определенного класса. Помимо арифметических,
     логических и операций отношения можно переопределить вызов
     функций (), индексацию [], косвенное обращение ->, а также
     присваивание и инициализацию. Можно определить явные и скрытые
     преобразования между пользовательскими и основными типами. Показано,
     как определить класс, объект которого можно копировать и
     уничтожать только с помощью специальных, определенных пользователем
     функций.

        7.1 Введение

 Обычно в программах используются объекты, являющиеся конкретным
 представлением абстрактных понятий. Например, в С++ тип данных int
 вместе с операциями +, -, *, / и т.д. реализует (хотя и ограниченно)
 математическое понятие целого. Обычно с понятием связывается набор
 действий, которые реализуются в языке в виде основных операций над
 объектами, задаваемых в сжатом, удобном и привычном виде.
 К сожалению, в языках программирования непосредственно представляется
 только малое число понятий. Так, понятия комплексных чисел, алгебры
 матриц, логических сигналов и строк в С++ не имеют непосредственного
 выражения. Возможность задать представление сложных объектов вместе
 с набором операций, выполняемых над такими объектами,
 реализуют в С++ классы. Позволяя программисту определять операции
 над объектами классов, мы получаем более удобную и традиционную
 систему обозначений для работы с этими объектами по сравнению с той,
 в которой все операции задаются как обычные функции. Приведем пример:

         class complex {
           double re, im;
         public:
           complex(double r, double i) { re=r; im=i; }
           friend complex operator+(complex, complex);
           friend complex operator*(complex, complex);
        };

 Здесь приведена простая реализация понятия комплексного числа, когда
 оно представлено парой чисел с плавающей точкой двойной точности,
 с которыми можно оперировать только с помощью операций + и *.
 Интерпретацию этих операций задает программист в определениях функций
 с именами operator+ и operator*. Так, если b и c имеют тип complex,
 то b+c означает (по определению) operator+(b,c). Теперь можно
 приблизиться к привычной записи комплексных выражений:

       void f()
       {
         complex a = complex(1,3.1);
         complex b = complex(1.2,2);
         complex c = b;

         a = b+c;
         b = b+c*a;
         c = a*b+complex(1,2);
       }

 Сохраняются обычные приоритеты операций, поэтому второе выражение
 выполняется как b=b+(c*a), а не как b=(b+c)*a.

        7.2 Операторные функции

Можно описать функции, определяющие интерпретацию следующих операций:

      +    -    *    /    %    ^    &    |    ~    !
      =    <    >    +=   -=   *=   /=   %=   ^=   &=
      |=   <<   >>   >>=  <<=  ==   !=   <=   >=   &&
      ||   ++   --   ->*  ,    ->   []   ()   new  delete

 Последние пять операций означают: косвенное обращение ($$7.9),
 индексацию ($$7.7), вызов функции ($$7.8), размещение в свободной
 памяти и освобождение ($$3.2.6). Нельзя изменить приоритеты этих
 операций, равно как и синтаксические правила для выражений. Так,
 нельзя определить унарную операцию % , также как и бинарную операцию
 !. Нельзя ввести новые лексемы для обозначения операций, но если
 набор операций вас не устраивает, можно воспользоваться привычным
 обозначением вызова функции. Поэтому используйте pow(), а не ** .
 Эти ограничения можно счесть драконовскими, но более свободные
 правила легко приводят к неоднозначности. Допустим, мы определим
 операцию ** как возведение в степень, что на первый взгляд кажется
 очевидной и простой задачей. Но если как следует подумать, то
 возникают вопросы: должны ли операции ** выполняться слева направо
 (как в Фортране) или справа налево (как в Алголе)? Как
 интерпретировать выражение a**p как a*(*p) или как (a)**(p)?
    Именем операторной функции является служебное слово operator, за
 которым идет сама операция, например, operator<<. Операторная
 функция описывается и вызывается как обычная функция. Использование
 символа операции является просто краткой формой записи вызова
 операторной функции:

         void f(complex a, complex b)
         {
           complex c = a + b;           // краткая форма
           complex d = operator+(a,b);  // явный вызов
         }

 С учетом приведенного описания типа complex инициализаторы в этом
 примере являются эквивалентными.

        7.2.1 Бинарные и унарные операции

 Бинарную операцию можно определить как функцию-член с одним
 параметром, или как глобальную функцию с двумя параметрами. Значит,
 для любой бинарной операции @ выражение aa @ bb интерпретируется
 либо как aa.operator(bb), либо как operator@(aa,bb). Если определены обе
 функции, то выбор интерпретации происходит по правилам сопоставления
 параметров ($$R.13.2). Префиксная или постфиксная унарная операция
 может определяться как функция-член без параметров, или как глобальная
 функция с одними параметром. Для любой префиксной унарной операции
 @ выражение @aa интерпретируется либо как aa.operator@(), либо как
 operator@(aa). Если определены обе функции, то выбор интерпретации
 происходит по правилам сопоставления параметров ($$R.13.2). Для
 любой постфиксной унарной операции @ выражение @aa интерпретируется
 либо как aa.operator@(int), либо как operator@(aa,int). Подробно
 это объясняется в $$7.10. Если определены обе функции, то выбор
 интерпретации происходит по правилам сопоставления параметров
 ($$13.2). Операцию можно определить только в соответствии с
 синтаксическими правилами, имеющимися для нее в грамматике С++.
 В частности, нельзя определить % как унарную операцию, а + как
 тернарную. Проиллюстрируем сказанное примерами:

         class X {
           // члены (неявно используется указатель `this'):

           X* operator&();        // префиксная унарная операция &
                                  // (взятие адреса)
           X operator&(X);        // бинарная операция & (И поразрядное)
           X operator++(int);     // постфиксный инкремент
           X operator&(X,X);      // ошибка: & не может быть тернарной
           X operator/();         // ошибка: / не может быть унарной
         };

        // глобальные функции (обычно друзья)

         X operator-(X);          // префиксный унарный минус
         X operator-(X,X);        // бинарный минус
         X operator--(X&,int);    // постфиксный инкремент
         X operator-();           // ошибка: нет операнда
         X operator-(X,X,X);      // ошибка: тернарная операция
         X operator%(X);          // ошибка: унарная операция %

 Операция [] описывается в $$7.7, операция () в $$7.8, операция ->
 в $$7.9, а операции ++ и -- в $$7.10.

        7.2.2 Предопределенные свойства операций

 Используется только несколько предположений о свойствах пользовательских
 операций. В частности, operator=, operator[], operator() и
 operator-> должны быть нестатическими функциями-членами. Этим
 обеспечивается то, что первый операнд этих операций является адресом.
    Для некоторых встроенных операций их интерпретация определяется
 как комбинация других операций, выполняемых над теми же операндами.
 Так, если a типа int, то ++a означает a+=1, что в свою очередь
 означает a=a+1. Такие соотношения не сохраняются для пользовательских
 операций, если только пользователь специально не определил их с такой
 целью. Так, определение operator+=() для типа complex нельзя вывести
 из определений complex::operator+() и complex operator=().
    По исторической случайности оказалось, что операции = (присваивание),
 &(взятие адреса) и , (операция запятая) обладают предопределенными
 свойствами для объектов классов. Но можно закрыть от произвольного
 пользователя эти свойства, если описать эти операции как частные:

         class X {
            // ...
         private:
            void operator=(const X&);
            void operator&();
            void operator,(const X&);
            // ...
         };

         void f(X a, X b)
         {
            a= b;   // ошибка: операция = частная
            &a;     // ошибка: операция & частная
            a,b     // ошибка: операция , частная
         }

 С другой стороны, можно наоборот придать с помощью соответствующих
 определений этим операциям иное значение.

        7.2.3 Операторные функции и пользовательские типы

 Операторная функция должна быть либо членом, либо иметь по крайней
 мере один параметр, являющийся объектом класса (для функций,
 переопределяющих операции new и delete, это не обязательно). Это
 правило гарантирует, что пользователь не сумеет изменить
 интерпретацию выражений, не содержащих объектов пользовательского
 типа. В частности, нельзя определить операторную функцию, работающую
 только с указателями. Этим гарантируется, что в С++ возможны
 расширения, но не мутации (не считая операций =, &, и , для объектов
 класса).
     Операторная функция, имеющая первым параметр осн