Стандарт C++: перевод, комментарии, примеры

Description

Книга представляет собой аннотированный перевод на русский язык проекта очередного Международного Стандарта языка программирования C++, официальное принятие которого ожидается в 2017 году. Стандарт содержит полное, строгое и недвусмысленное определение языка C++ и служит безусловным первичным источником информации о языке. В перевод включены все новые понятия языка, существенно расширяющие его возможности, изобразительную силу и сферы применения, включая лямбда-выражения, наследование конструкторов, новые виды инициализации объектов и многое другое. Перевод выполнен ведущими сотрудниками компании Интерстрон (Москва) и включает ядро языка (главы с 1-ой по 16-ю), а также две вводные главы «библиотечной части» предварительного стандарта (17 и 18). Помимо текста самого предварительного стандарта, в перевод включен ряд комментариев, поясняющих некоторые важные аспекты языка, которые могут представить известные трудности при чтении. Книга ориентирована на профессиональных программистов, использующих язык C++ для создания программ научного, технического и промышленного назначения. ОГЛАВЛЕНИЕ От редакторов перевода Предисловие 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ GENERAL Сфера действия Scope Нормативные ссылки Normative references Определения Definitions Доступ Access Аргумент Argument Аргумент Argument Аргумент Argument Аргумент Argument Условно-поддерживаемое Conditionally-supported Диагностическое сообщение Diagnostic message Динамический тип Dynamic type Динамический тип Dynamic type Неправильная программа III-formed program Поведение, определяемое реализацией Implementation-defined behavior Ограничения реализации Implementation limits Поведение, определяемое местной спецификой Locale-specific behavior Многобайтовый символ Multibyte character Параметр Parameter Параметр Parameter Параметр Parameter Сигнатура Signature Сигнатура Signature Сигнатура Signature Сигнатура Signature Сигнатура Signature Сигнатура Signature Статический тип Static type Неопределенное поведение Undefined behavior Неспецифицированное поведение Unspecified behavior Правильная программа Well-formed program Соответствие реализации настоящему Стандарту Implementation compliance Структура данного Международного Стандарта Structure of this International Standard Форма спецификации синтаксиса Syntax notation Модель памяти C++ The C++ memory model Объектная модель C++ The C++ object model Выполнение программы Program execution Многопотоковое выполнение и совместный доступ к данным Multi-threaded executions and data races Благодарности Acknowledgments 2. ЛЕКСИЧЕСКИЕ СОГЛАШЕНИЯ LEXICAL CONVENTIONS Раздельная трансляция Separate translation Фазы трансляции Phases of translation Множества символов Character sets Триграфы Trigraph sequences Лексемы препроцессора Preprocessing tokens Альтернативные лексемы Alternative tokens Лексемы Tokens Комментарии Comments Имена заголовочных файлов Header names Числа препроцессора Preprocessing numbers Идентификаторы Identifiers Служебные слова Keywords Операции и пунктуаторы Operators and punctuators Литералы Literals Виды литералов Kinds of literals Целые литералы Integer literals Символьные литералы Character literals Плавающие литералы Floating literals Строковые литералы String literals Булевские литералы Boolean literals Указательные литералы Pointer literals Литералы, определяемые пользователем User-defined literals 3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ BASIC CONCEPTS Объявления и описания Declarations and definitions Правило одного описания One definition rule Область действия Scope Области объявлений и области действия Declarative regions and scopes Точка объявления Point of declaration Область действия блока Block scope Область действия прототипа функции Function prototype scope Область действия функции Function scope Область действия пространства имен Namespace scope Область действия класса Class scope Область действия перечисления Enumeration scope Область действия параметра шаблона Template Parameter Scope Скрытие имен Name hiding Поиск имен Name lookup Поиск неквалифицированного имени Unqualified name lookup Поиск имен, зависимых от аргументов Argument-dependent name lookup Поиск квалифицированного имени Qualified name lookup Члены классов Class members Члены пространств имен Namespace members Уточненные спецификаторы типов Elaborated type specifiers Доступ к члену класса Class member access Директивы-использования и псевдонимы пространств имен Using-directives and namespace aliases Программа и связывание Program and linkage Старт и завершение программы Start and termination Функция main main function Инициализация нелокальных переменных Initialization of non-local variables Завершение Termination Класс памяти Storage duration Статический класс памяти Static storage duration Потоковый класс памяти Thread storage duration Автоматический класс памяти Automatic storage duration Динамический класс памяти Dynamic storage duration Функции отведения памяти Allocation functions Функции освобождения памяти Deallocation functions Безопасно-производные указатели Safely-derived pointers Класс памяти подобъектов Duration of sub-objects Время жизни объекта Object lifetime Типы Types Базовые типы Fundamental types Составные типы Compound types СV-квалификаторы CV-qualifiers L-значения и r-значения Lvalues and rvalues Выравнивание Alignment 4. СТАНДАРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ STANDARD CONVERSIONS Преобразование l-значения к r-значению Lvalue-to-rvalue conversion Преобразование массива к указателю Array-to-pointer conversion Преобразование функции к указателю Function-to-pointer conversion Преобразования квалификации Qualification conversions Целочисленные расширения Integral promotions Расширение плавающих типов Floating point promotion Целочисленные преобразования Integral conversions Преобразования плавающих типов Floating point conversions Преобразования плавающих-к-целочисленным Floating-integral conversions Преобразования указателей Pointer conversions Преобразования указателей на члены Pointer to member conversions Преобразования булевских Boolean conversions Ранг целого преобразования Integer conversion rank 5. ВЫРАЖЕНИЯ EXPRESSIONS Первичные выражения Primary expressions Общие положения General Лямбда-выражения Lambda expressions Выражения свертки Fold expressions Постфиксные выражения Postfix expressions Индексирование Subscripting Вызов функции Function call Явное преобразование типа (функциональная нотация) Explicit type conversion (functional notation) Вызов псевдодеструктора Pseudo destructor call Доступ к члену класса Class member access Инкремент и декремент Increment and decrement Динамическое приведение Dynamic cast Идентификация типа Type identification Статическое приведение Static cast Реинтерпретирующее приведение Reinterpret cast Константное приведение Const cast Унарные выражения Unary expressions Унарные операции Unary operators Инкремент и декремент Increment and decrement Операция sizeof Sizeof Операция new New Операция delete Delete Операция alignof Alignof Операция noexcept Noexcept Явное преобразование типа (нотация приведения) Explicit type conversion (cast notation) Операции над указателями на члены классов Pointer-to-member operators Мультипликативные операции Multiplicative operators Аддитивные операции Additive operators Операции сдвига Shift operators Операции отношения Relational operators Операции проверки равенства Equality operators Побитовая операция И Bitwise AND operator Побитовая операция исключающее ИЛИ Bitwise exclusive OR operator Побитовая операция включающее ИЛИ Bitwise inclusive OR operator Логическая операция И Logical AND operator Операция логическое ИЛИ Logical OR operator Условная операция Conditional operator Возбуждение исключительной ситуации Throwing an exception Операции присваивания и составного присваивания Assignment and compound assignment operators Операция запятая Comma operator Константные выражения Constant expressions 6. ОПЕРАТОРЫ STATEMENTS Помеченный оператор Labeled statement Оператор-выражение Expression statement Составной оператор или блок Compound statement or block Операторы выбора Selection statements Оператор if The if statement Оператор switch The switch statement Операторы повторения Iteration statements Оператор while The while statement Оператор do The do statement Оператор for The for statement Оператор for с диапазоном The range-based for statement Операторы переходов Jump statements Оператор break The break statements Оператор continue The continue statement Оператор return The return statement Оператор goto The goto statement Оператор-объявление Declaration statement Разрешение неоднозначностей Ambiguity resolution 7. ОБЪЯВЛЕНИЯ DECLARATIONS Спецификаторы Specifiers Спецификаторы класса памяти Storage class specifiers Спецификаторы функции Function specifiers Спецификатор typedef The typedef specifier Спецификатор friend The friend specifier Спецификатор constexpr The constexpr specifier Спецификаторы типа Type specifiers Cv-квалификаторы The cv-qualifiers Простые спецификаторы типа Simple type specifiers Уточненные спецификаторы типа Elaborated type specifiers Спецификатор auto auto specifier Объявления перечислений Enumeration declatations Пространства имен Namespaces Описание пространства имен Namespace definition Неименованные пространства имен Unnamed namespaces Описания членов пространства имен Namespace member definitions Псевдоним пространства имен Namespace alias Объявление использования The using declaration Директива использования Using directive Asm-объявление The asm declaration Спецификации связывания Linkage specifications Атрибуты Attributes Синтаксис и семантика атрибутов Attribute syntax and semantics Спецификатор выравнивания Alignment specifier Атрибут noreturn Noreturn attribute Атрибут переноса зависимости Carries dependency attribute Атрибут deprecated Deprecated attribute 8. ОПИСАТЕЛИ DECLARATORS Имена типов Type names Разрешение неоднозначностей Ambiguity resolution Смысл описателей Meaning of declarators Указатели Pointers Ссылки References Указатели на члены Pointers to members Массивы Arrays Функции Functions Аргументы по умолчанию Default arguments Описания функций Function definitions Общие положения In general Явно-умалчиваемые функции Explicitly-defaulted functions Описания удаленных функций Deleted definitions Инициализаторы Initializers Агрегаты Aggregates Массивы символов Character arrays Ссылки References Инициализация-списком List-initialization 9. КЛАССЫ CLASSES Имена классов Class names Члены класса Class members Функции-члены Member functions Нестатические функции-члены Non-static member functions Указатель this The this pointer Статические члены Static members Статические функции-члены Static member functions Статические данные-члены Static data members Объединения Unions Битовые поля Bit-fields Объявления вложенных классов Nested class declarations Объявления локальных классов Local class declarations Имена вложенных типов Nested type names 10. ПРОИЗВОДНЫЕ КЛАССЫ DERIVED CLASSES Множественные базовые классы Multiple base classes Поиск имени члена класса Member name lookup Виртуальные функции Virtual functions Абстрактные классы Abstract classes 11. УПРАВЛЕНИЕ ДОСТУПОМ К ЧЛЕНАМ КЛАССА MEMBER ACCESS CONTROL Спецификаторы доступа Access specifiers Доступность базовых классов и членов базовых классов Accessibility of base classes and base class members Друзья Friends Доступ к защищенному члену Protected member access Доступ к виртуальным функциям Access to virtual functions Множественный доступ Multiple access Вложенные классы Nested classes 12. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ-ЧЛЕНЫ SPECIAL MEMBER FUNCTIONS Конструкторы Constructors Временные объекты Temporary objects Преобразования Conversions Преобразование посредством конструктора Conversion by constructor Функции преобразования Conversion functions Деструкторы Destructors Свободная память Free store Инициализация Initialization Явная инициализация Explicit initialization Инициализация баз и членов Initializing bases and members Конструирование и разрушение Construction and destruction Копирование и перемещение объектов классовых типов Copying and moving class objects Наследование конструкторов Inheriting constructors 13. СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ OVERLOADING Объявления, которые могут совместно использоваться Overloadable declarations Совпадение объявлений Declaration matching Разрешение совместного использования Overload resolution Функции-кандидаты и списки аргументов Candidate functions and argument lists Нотация вызова функции Function call syntax Вызов именованной функции Call to named function Вызов объекта классового типа Call to object of class type Операции в выражениях Operators in expressions Инициализация посредством конструктора Initialization by constructor Инициализация-копированием класса посредством преобразования, определенного пользователем Copy-initialization of class by user defined conversion Инициализация посредством функции преобразования Initialization by conversion function Инициализация посредством функции преобразования для непосредственного связывания ссылки Initialization by conversion function for direct reference binding Инициализация-списком Initialization by list-initialization Перспективные функции Viable functions Лучшая перспективная функция Best viable function Последовательности неявных преобразований Implicit conversion sequences Последовательности стандартных преобразований Standard conversion sequences Последовательности пользовательских преобразований User-defined conversion sequences Последовательности преобразований к многоточию Ellipsis conversion sequences Связывание ссылки Reference binding Последовательность инициализации-списком List-initialization sequence Ранжирование последовательностей неявных преобразований Ranking implicit conversion sequences Адрес совместно используемой функции Address of overloaded function Совместно используемые операции Overloaded operators Унарные операции Unary operators Бинарные операции Binary operators Присваивание Assignment Вызов функции Function call Индексация Subscripting Доступ к члену класса Class member access Инкремент и декремент Increment and decrement Литералы, определенные пользователем User-defined literals Встроенные операции Built-in operators 14. ШАБЛОНЫ TEMPLATES Параметры шаблона Template parameters Имена специализаций шаблона Names of template specializations Аргументы шаблона Template arguments Типовые аргументы шаблона Template type arguments Нетиповые аргументы шаблона Template non-type arguments Шаблоны-аргументы шаблонов Template template arguments Эквивалентность типов Type equivalence Объявления шаблонов Template declarations Шаблоны классов Class templates Функции-члены шаблонов классов Member functions of class templates Классы-члены шаблонов классов Member classes of class templates Статические данные-члены шаблонов классов Static data members of class templates Перечислимые типы-члены шаблонов классов Emuneration members of class termplates Шаблоны-члены Member templates Шаблоны с переменным числом параметров Variadic templates Друзья Friends Частичные специализации шаблона класса Class template partial specializations Сопоставление частичных специализаций шаблона класса Matching of class template partial specializations Частичное упорядочение специализаций шаблона класса Partial ordering of class template specializations Члены специализаций шаблона класса Members of class template specializations Шаблоны функций Function templates Совместное использование шаблонов функций Function template overloading Частичное упорядочение шаблонов функций Partial ordering of function templates Псевдонимы шаблонов Template aliases Разрешение имен Name resolution Локально объявленные имена Locally declared names Зависимые имена Dependent names Зависимые типы Dependent types Выражения, зависимые-по-типу Type-dependent expressions Выражения, зависимые-по-значению Value-dependent expressions Зависимые аргументы шаблона Dependent template arguments Независимые имена Non-dependent names Разрешение зависимых имен Dependent name resolution Точка настройки Point of instantiation Функции-кандидаты Candidate functions Дружественные имена, объявленные внутри шаблона класса Friend names declared within a class template Настройка и специализация шаблона Template instantiation and specialization Неявная настройка Implicit instantiation Явная настройка Explicit instantiation Явная специализация Explicit specialization Специализации шаблона функции Function template specializations Явное задание аргумента шаблона Explicit template argument specification Выведение аргументов шаблона Template argument deducing Выведение аргументов шаблона из вызова функции Deducing template arguments from a function call Выведение аргументов шаблона при взятии адреса шаблона функции Deducing template arguments taking the address of a function template Выведение аргументов шаблона функции преобразования Deducing conversion function template arguments Выведение аргументов шаблона в процессе частичного упорядочивания Deducing template arguments during partial ordering Выведение аргументов шаблона из типа Deducing template arguments from a type Выведение аргументов шаблона из объявления функции Deducing template arguments from a function declaration Разрешение совместного использования Overload resolution 15. ОБРАБОТКА ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ СИТУАЦИЙ EXCEPTION HANDLING Возбуждение исключительной ситуации Throwing an exception Конструкторы и деструкторы Constructors and destructors Обработка исключительной ситуации Handling an exception Спецификации исключений Exception specification Специальные функции Special functions Функция std::terminate() The std::terminate() function Функция std::unexpected() The std::unexpected() function Функция std::uncaught_exceptions() The std::uncaught_exceptions() function 16. ДИРЕКТИВЫ ПРЕПРОЦЕССИРОВАНИЯ PREPROCESSING DIRECTIVES Условное включение Conditional inclusion Включение исходных файлов Source file inclusion Макроподстановка Macro replacement Подстановка аргументов Argument substitution Операция # The # operator Операция ## The ## operator Повторное сканирование и последующие замены Rescanning and further replacement Область действия описаний макросов Scope of macro definitions Управление строками Line control Директива error Error directive Директива pragma Pragma directive Пустая директива Null directive Предописанные имена макросов Predefined macro names Операция Pragma Pragma operator 17. ВВЕДЕНИЕ В СТАНДАРТНУЮ БИБЛИОТЕКУ LIBRARY INTRODUCTION Общие положения General Стандартная библиотека С The С standard library Определения Definitions поток с произвольным позиционированием arbitrary-positional stream блокировать block блокированный поток blocked thread символ character тип символьного контейнера character container type функция сравнения comparison function компонент component тупик deadlock поведение по умолчанию default behavior поведение по умолчанию default behavior функция-обработчик handler function шаблоны классов для потоков ввода-вывода iostream class templates функция-модификатор modifier function move construction конструирование перемещением присваивание перемещением move assignment состояние объекта object state NTCTS функция-наблюдатель observer function referenceable type заменяющая функция replacement function поток с изменяемым позиционированием repositional stream требуемое поведение required behavior зарезервированная функция reserved function стабильный алгоритм stable algorithm класс-трейт traits class разблокировка unblock корректное, но неспецифицированное состояние valid but unspecified state Дополнительные определения Additional definitions Метод описания (информационный раздел) Method of description (Informative) Структура каждой главы Structure of each clause Элементы Elements Краткое содержание Summary Требования Requirements Детальные спецификации Detailed specifications Библиотека языка С С Library Прочие соглашения Other conventions Описания типов Type descriptions Общие положения General Перечислимые типы Enumerated types Битовые маски Bitmask types Последовательности символов Character sequences Байтовые строки Byte strings Многобайтовые строки Multibyte strings Функции в классах Functions within classes Приватные члены Private members Требования на библиотеку в целом Library-wide requirements Содержимое и организация библиотеки Library contents and organization Содержимое библиотеки Library contents Заголовочные файлы Headers Независимые реализации Freestanding implementations Использование библиотеки Using the library Обзор Overview Заголовочные файлы Headers Связывание Linkage Требования на типы и выраженния Requirements on types and expressions Требования на аргументы шаблона Template argument requirements Требования на типы и выражения, допускающие обмен значениями Swappable requirements Требования NullablePointer NullablePointer requirements Требования Hash Hash requirements Требования к аллокаторам Allocator requirements Требования к полноте аллокатора Allocator completeness requirements Ограничения на программы Constraints on programs Обзор Overview Использование пространств имен Namespace use Пространство имен std Namespace std Пространство имен posiх Namespace posix Зарезервированные имена Reserved names Имена макросов Macro names Внешнее связывание External linkage Типы Types Литеральные суффиксы, определенные пользователем User-defined literal suffixes Заголовочные файлы Headers Производные классы Derived classes Замещающие функции Replacement functions Функции-обработчики Handler functions Прочие функции Other functions Аргументы функций Function arguments Разделяемые объекты и библиотека Shared objects and the library Параграф «Требования» Required paragraph Реализации, соответствующие стандарту Conforming implementations Обзор Overview Заголовочные файлы Headers Ограничения на макроопределения Restrictions on macro definitions Глобальные и неклассовые функции Global and non-member functions Функции-члены Member functions constexpr-функции и конструкторы constexpr functions and constructors Требования к стабильным алгоритмам Requirements for stable algorithms Повторная входимость Reentrancy Предотвращение совместного доступа к данным Data race avoidance Защита внутри классов Protection within classes Производные классы Derived classes Ограничения на обработку исключений Restrictions on exception handling Ограничения на память для указателей Restrictions on storage of pointers Значения кодов ошибок Value of error codes Состояние перемещаемых объектов библиотечных типов Moved-from state of library types 18. БИБЛИОТЕКА ПОДДЕРЖКИ ЯЗЫКА LANGUAGE SUPPORT LIBRARY Общие положения General Типы Types Свойства реализации Implementation properties Общие положения In General Числовые пределы Numeric limits Шаблон класса numeric_limits Class template numeric_limits Состав заголовочного файла Header synopsis Шаблон класса numeric_limits Class template numeric_limits Члены шаблона numeric_limits Numeric limits members Тип float_round_style Type float_round_style Тип float_denorm_style Type float_denorm_style Специализации numeric_limits numeric_limits specializations Библиотека языка С C Library Целые типы Integer types Состав заголовочного файла Header synopsis Старт и завершение Start and termination Управление динамической памятью Dynamic memory management Отведение и освобождение памяти Storage allocation and deallocation Формы для единичных объектов Single-object forms Формы для массивов Array forms Формы с размещением Placement forms Совместный доступ к данным Data races Ошибки отведения памяти Storage allocation errors Класс bad_allос Class bad_allос Класс bad_array_new_length Class bad_array_new_length Тип new_handler Type new__handler set_new_handler get_new_handler Идентификация типов Type identification Класс type__info Class info__type Класс bad_cast Class bad_cast Класс bad_typeid Class bad_typeid Обработка исключительных ситуаций Exception handling Класс exception Class exception Класс bad_exception Class bad_exception Аварийное завершение Abnormal termination Тип termi nate_handler Type termi nate_handler set_te rmi nate get_te rmi nate termi nate uncaught_exceptions Распространение исключительной ситуации Exception propagation Класс nested__exception Class nested_exception Списки инициализаторов Initializer lists Конструкторы для инициализации списков Initializer list constructors Доступ к элементам списков Initializer list access Доступ к диапазону списков инициализаторов Initializer list range access Прочие средства поддержки времени выполнения Other runtime support ПРИЛОЖЕНИЕ А СВОДКА СИНТАКСИЧЕСКИХ ПРАВИЛ Служебные слова Лексические соглашения Основные понятия Выражения Операторы Объявления Описатели Классы Производные классы Специальные функции-члены Совместное использование Шаблоны Обработка исключительных ситуаций Директивы препроцессирования ПРИЛОЖЕНИЕ В ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ ЯЗЫКА C++