Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание, стр. 356

Попытки использовать указатели приводят к ошибкам, потому что они имеют тип

, а функция ожидает аргумент типа ; иначе говоря, функция ожидает нечто, содержащее указатель, а не сам указатель. Если хотите передать функции указатель, то должны поместить его в контейнер (например, во встроенный массив или вектор) и только потом передать его функции. Для отдельного указателя мы можем использовать неуклюжее выражение . Однако это решение не подходит для массивов (содержащих более одного элемента), поскольку не предусматривает создание контейнера указателей на объекты.

 

 В заключение отметим, что мы можем создавать простые, безопасные, удобные и эффективные интерфейсы, компенсируя недостатки массивов. Это была основная цель данного раздела. Цитата Дэвида Уилера (David Wheeler): “Каждая проблема решается с помощью новой абстракции” считается первым законом компьютерных наук. Именно так мы решили проблему интерфейса.

25.5. Биты, байты и слова

Выше мы уже упоминали о понятиях, связанных с устройством компьютерной памяти, таких как биты, байты и слова, но в принципе они не относятся к основным концепциям программирования. Вместо этого программисты думают об объектах конкретных типов, таких как

, , и . В этом разделе мы заглянем на уровень программирования, на котором должны лучше разбираться в реальном устройстве памяти компьютера.

Если вы плохо помните двоичное и шестнадцатеричное представления целых чисел, то обратитесь к разделу A.2.1.1.

25.5.1. Операции с битами и байтами

 

 Байт — это последовательность, состоящая из восьми битов.

Биты в байте нумеруются справа (от самого младшего бита) налево (к самому старшему). Теперь представим слово как последовательность, состоящую из четырех битов.

Нумерация битов в слове также ведется справа налево, т.е. от младшего бита к старшему. Этот рисунок слишком идеализирует реальное положение дел: существуют компьютеры, в которых байт состоит из девяти бит (правда, за последние десять лет мы не видели ни одного такого компьютера), а машины, в которых слово состоит из двух бит, совсем не редкость. Однако будем считать, что в вашем компьютере байт состоит из восьми бит, а слово — из четырех.

Для того чтобы ваша программа была переносимой, используйте заголовок <limits> (см. раздел 24.2.1), чтобы гарантировать правильность ваших предположений о размерах.

Как представить набор битов в языке C++? Ответ зависит от того, сколько бит вам требуется и какие операции вы хотите выполнять удобно и эффективно. В качестве наборов битов можно использовать целочисленные типы.

•

— один бит, правда, занимающий ячейку длиной 8 битов.

•

— восемь битов.

•

— 16 битов.

•

— обычно 32 бита, но во встроенных системах могут быть 16-битовые целые числа.

•

— 32 или 64 бита.

Указанные выше размеры являются типичными, но в разных реализациях они могут быть разными, поэтому в каждом конкретном случае следует провести тестирование. Кроме того, в стандартных библиотеках есть свои средства для работы с битами.

•

— при необходимости иметь больше, чем 8* sizeof(long) битов.

•

— при необходимости иметь больше, чем 8* sizeof(long) битов.

•

— неупорядоченная коллекция именованных битов (см. раздел 21.6.5).

• Файл: много битов (раздел 25.5.6).

Более того, для представления битов можно использовать два средства языка С++.

• Перечисления (

); см. раздел 9.5.

• Битовые поля; см. раздел 25.5.5.

 

 Это разнообразие способов представления битов объясняется тем, что в конечном счете все, что существует в компьютерной памяти, представляет собой набор битов, поэтому люди испытывают необходимость иметь разные способы их просмотра, именования и выполнения операций над ними. Обратите внимание на то, что все встроенные средства работают с фиксированным количеством битов (например, 8, 16, 32 и 64), чтобы компьютер мог выполнять логические операции над ними с оптимальной скоростью, используя операции, непосредственно обеспечиваемые аппаратным обеспечением. В противоположность им средства стандартной библиотеки позволяют работать с произвольным количеством битов. Это может ограничивать производительность, но не следует беспокоиться об этом заранее: библиотечные средства могут быть — и часто бывают — оптимизированными, если количество выбранных вами битов соответствует требованиям аппаратного обеспечения.

Рассмотрим сначала целые числа. Для них в языке C++ предусмотрены побитовые логические операции, непосредственно реализуемые аппаратным обеспечением. Эти операции применяются к каждому биту своих операндов.

Вам может показаться странным то, что в число фундаментальных операций мы включили “исключительное или” (

, которую иногда называют “xor”). Однако эта операция играет важную роль во многих графических и криптографических программах. Компилятор никогда не перепутает побитовый логический оператор с оператором вывода, а вы можете. Для того чтобы этого не случалось, помните, что левым операндом оператора вывода является объект класса , а левым операндом логического оператора — целое число.