20 Library introduction [library]

20.4 Method of description (Informative) [description]

В этом подпункте описаны соглашения, используемые для определения стандартной библиотеки C ++. [structure] описывает структуру нормативных разделов [language.support] через [thread] и Приложение [depr]. [conventions] описывает другие редакционные соглашения.

20.4.1 Structure of each clause [structure]

20.4.1.1 Elements [structure.elements]

Каждое предложение библиотеки содержит следующие элементы, если применимо:155

  • Резюме

  • Требования

  • Подробные характеристики

  • Ссылки на стандартную библиотеку C

Для экономии места элементы, не относящиеся к пункту, опускаются. Например, если в разделе не указаны какие-либо требования, подпункта «Требования» не будет.

20.4.1.2 Summary [structure.summary]

Резюме предоставляет синопсис категории и вводит подпункты первого уровня. В каждом подпункте также приводится сводка, в которой перечислены заголовки, указанные в подпункте, и объекты библиотеки, представленные в каждом заголовке.

Пункты, помеченные «Примечание (и):» или «Пример (ы):», являются информативными, остальные параграфы являются нормативными.

Краткое содержание и подробные спецификации включают:

  • макросы

  • ценности

  • типы

  • классы и шаблоны классов

  • функции и шаблоны функций

  • объекты

20.4.1.3 Requirements [structure.requirements]

Требования описывают ограничения, которым должна соответствовать программа C ++, расширяющая стандартную библиотеку. Такие расширения обычно являются одним из следующих:

  • Аргументы шаблона

  • Производные классы

  • Контейнеры, итераторы и алгоритмы, соответствующие соглашению об интерфейсе

Компоненты string и iostream используют явное представление операций, требуемых от аргументов шаблона. Они используют шаблон класса char_­traits для определения этих ограничений.

Требования соглашения об интерфейсе сформулированы как можно более широко. Вместо того , заявив , что «класс X должен определить функцию - член operator++()», интерфейс требует «для любого объекта x класса X, ++x определяется». То есть, является ли оператор членом, не указано.

Требования сформулированы в виде четко определенных выражений, которые определяют действительные термины типов, удовлетворяющих требованиям. Для каждого набора четко определенных требований к выражениям существует таблица, в которой указывается начальный набор допустимых выражений и их семантика. Любой общий алгоритм (пункт [algorithms]), который использует четко определенные требования к выражениям, описывается в терминах допустимых выражений для параметров его типа шаблона.

На требования к аргументам шаблона иногда ссылаются по имени. Смотрите [type.descriptions].

В некоторых случаях семантические требования представлены в виде кода C ++. Такой код предназначен как спецификация эквивалентности конструкции другой конструкции, не обязательно как способ реализации этой конструкции.156

Хотя в некоторых случаях приведенный код однозначно является оптимальной реализацией.

20.4.1.4 Detailed specifications [structure.specifications]

Подробные спецификации содержат следующие элементы:

  • название и краткое описание

  • синопсис (определение класса или объявление функции, в зависимости от ситуации)

  • ограничения на аргументы шаблона, если таковые имеются

  • описание инвариантов классов

  • описание семантики функции

Описания функций-членов класса следуют в следующем порядке (при необходимости):157

  • конструктор (ы) и деструктор

  • функции копирования, перемещения и присвоения

  • функции сравнения

  • функции-модификаторы

  • функции наблюдателя

  • операторы и другие функции, не являющиеся членами

Описание семантики функции содержит следующие элементы (при необходимости):158

  • Requires: предварительные условия для вызова функции

  • Effects: действия, выполняемые функцией

  • Synchronization: операции синхронизации ([intro.multithread]), применимые к функции

  • Postconditions: наблюдаемые результаты, установленные функцией

  • Returns: описание значений, возвращаемых функцией

  • Throws: любые исключения, созданные функцией, и условия, которые могут вызвать исключение

  • Complexity: временная и / или пространственная сложность функции

  • Remarks: дополнительные семантические ограничения на функцию

  • Error conditions: условия ошибок для кодов ошибок, сообщаемых функцией

Каждый раз, когда Effects элемент указывает, что семантика некоторой функции F представляет собой Equivalent to некоторую кодовую последовательность, различные элементы интерпретируются следующим образом. Если Fсемантика определяет Requires элемент, то это требование логически налагается до equivalent-to семантики. Далее, семантика кодовой последовательности определяется Requires, Effects, Synchronization, Postconditions, Returns, Throws, Complexity, Remarks, и Error conditions указана для функциональных вызовов , содержащихся в кодовой последовательности. Значение, возвращаемое из F , определяется элементом F's Returns , или, если F не имеет Returns элемента,void невозврат из F задается return операторами в кодовой последовательности. Если Fсемантика содержит элемент Throws, Postconditionsили Complexity , то он заменяет любые вхождения этого элемента в кодовой последовательности.

Для незарезервированных функций замены и обработчика Clause [language.support] определяет два поведения для рассматриваемых функций: их обязательное поведение и поведение по умолчанию. default behavior Описывает определение функции , предоставляемой реализации. required behavior Описывает семантику определения функции , представленное либо реализации или программой C ++. Если в описании не делается явных различий, описанное поведение является обязательным.

Если формулировка требования сложности требует отрицательного числа операций, фактическое требование - нулевое количество операций.159

Требования к сложности, указанные в разделах библиотеки, являются верхними границами, и реализации, которые обеспечивают более высокие гарантии сложности, удовлетворяют этим требованиям.

Условия ошибки определяют условия, при которых функция может выйти из строя. Условия перечислены вместе с подходящим объяснением как enum class errc константы ([syserr]).

Для экономии места элементы, не относящиеся к классу, опускаются. Например, если в классе не указаны какие-либо функции сравнения, подпункта «Функции сравнения» не будет.

Для экономии места элементы, не относящиеся к функции, опускаются. Например, если функция не определяет никаких дополнительных предварительных условий, Requires: абзаца не будет .

В некоторых случаях это упрощает представление требований к сложности.

20.4.1.5 C library [structure.see.also]

Пункты с пометкой « См. Также » содержат перекрестные ссылки на соответствующие части этого международного стандарта и стандарта ISO C.

20.4.2 Other conventions [conventions]

В этом подпункте описывается несколько редакционных соглашений, используемых для описания содержимого стандартной библиотеки C ++. Эти соглашения предназначены для описания implementation-defined types, и member functions.

20.4.2.1 Type descriptions [type.descriptions]

20.4.2.1.1 General [type.descriptions.general]

Подпункты Требования могут описывать имена, которые используются для определения ограничений для аргументов шаблона.160 Эти имена используются в разделах библиотеки для описания типов, которые могут быть предоставлены в качестве аргументов программой C ++ при создании экземпляров компонентов шаблона из библиотеки.

Некоторые типы, определенные в разделе [input.output] , используются для описания типов, определяемых реализацией. Они основаны на других типах, но с дополнительными ограничениями.

Примеры из [utility.requirements] включают в себя: EqualityComparable, LessThanComparable, CopyConstructible. Примеры [iterator.requirements] включают: InputIterator, ForwardIterator.

20.4.2.1.2 Exposition-only types [expos.only.types]

Несколько типов , определенных в пунктах [language.support] через [thread] и Приложение [depr] , которые используются в качестве параметров функции или возврата типов определяются для целей изложения только для того , чтобы захватить их языковую связь. За объявлениями таких типов следует комментарий, оканчивающийся на exposition only. [Example:

namespace std {
  extern "C" using some-handler = int(int, void*, double);  // exposition only
}

Заполнитель типа some-handler теперь можно использовать для указания функции, которая принимает параметр обратного вызова с привязкой к языку C. ]end example

20.4.2.1.3 Enumerated types [enumerated.types]

Существует несколько типов , определенных в пункте [input.output] являются enumerated types. Каждый перечислимый тип может быть реализован как перечисление или как синоним перечисления.161

Перечислимый тип enumerated можно записать:

enum enumerated { \textit{V}0, \textit{V}1, \textit{V}2, \textit{V}3, ..... };

inline const \textit{enumerated C}0(\textit{V}0);
inline const \textit{enumerated C}1(\textit{V}1);
inline const \textit{enumerated C}2(\textit{V}2);
inline const \textit{enumerated C}3(\textit{V}3);
  .....

Здесь имена \textit{C}0, \textit{C}1и т.д. , представляют enumerated elements для этого конкретного перечислимого типа. Все такие элементы имеют разные значения.

Например, целочисленный тип с постоянными целочисленными значениями ([basic.fundamental]).

20.4.2.1.4 Bitmask types [bitmask.types]

Несколько типов , определенных в пунктах [language.support] через [thread] и Дополнением [depr] являются bitmask types. Каждый тип битовой маски может быть реализован как перечислимый тип, который перегружает определенные операторы, как целочисленный тип или как bitset.

Тип битовой маски bitmask можно записать:

// For exposition only.
// int_­type is an integral type capable of representing all values of the bitmask type.
enum bitmask : int_type {
  \textit{V}0 = 1 << 0, \textit{V}1 = 1 << 1, \textit{V}2 = 1 << 2, \textit{V}3 = 1 << 3, .....
};

inline constexpr \textit{bitmask C}0(\textit{V}0);
inline constexpr \textit{bitmask C}1(\textit{V}1);
inline constexpr \textit{bitmask C}2(\textit{V}2);
inline constexpr \textit{bitmask C}3(\textit{V}3);
  .....

constexpr bitmask operator&(bitmask X, bitmask Y) {
  return static_cast<bitmask>(
    static_cast<int_type>(X) & static_cast<int_type>(Y));
}
constexpr bitmask operator|(bitmask X, bitmask Y) {
  return static_cast<bitmask>(
    static_cast<int_type>(X) | static_cast<int_type>(Y));
}
constexpr bitmask operator^(bitmask X, bitmask Y){
  return static_cast<bitmask>(
    static_cast<int_type>(X) ^ static_cast<int_type>(Y));
}
constexpr bitmask operator~(bitmask X){
  return static_cast<bitmask>(~static_cast<int_type>(X));
}
bitmask& operator&=(bitmask& X, bitmask Y){
  X = X & Y; return X;
}
bitmask& operator|=(bitmask& X, bitmask Y) {
  X = X | Y; return X;
}
bitmask& operator^=(bitmask& X, bitmask Y) {
  X = X ^ Y; return X;
}

Здесь имена \textit{C}0, \textit{C}1и т.д. , представляют bitmask elements для этого конкретного типа Bitmask. Все такие элементы имеют различные ненулевые значения, такие что для любой пары \textit{C}i и \textit{C}j где ij, Ci & Ci отличен от нуля и Ci & Cj равен нулю. Кроме того, значение 0 используется для представления объекта empty bitmask, в котором не установлены элементы битовой маски.

Следующие термины применяются к объектам и значениям типов битовых масок:

  • Чтобы set получить значение Y в объекте X , нужно оценить выражение X |= Y.

  • Чтобы clear получить значение Y в объекте X , нужно оценить выражение X &= ~Y.

  • Значение Y is set в объекте, X если выражение не X & Y равно нулю.

20.4.2.1.5 Character sequences [character.seq]

Стандартная библиотека C широко использует символы и последовательности символов, которые следуют нескольким единым соглашениям:

  • A letter - это любая из 26 строчных или 26 прописных букв в базовом наборе символов выполнения.

  • Это decimal-point character (однобайтовый) символ, используемый функциями, которые преобразуют (однобайтовую) последовательность символов в значение одного из типов с плавающей запятой. Он используется в последовательности символов для обозначения начала дробной части. Оно представлено в пунктах [language.support] через [thread] и Приложении [depr] периодом, '.', который также его значение в "C" местности, но может изменяться во время выполнения программы с помощью вызова setlocale(int, const char*),162 или путем изменения к locale объекту, как это описано в пунктах [locales] и [input.output].

  • character sequence Является , array object A что может быть объявлено как T A[N], где T любой из типов char, unsigned charили signed char ([basic.fundamental]), необязательно квалифицирован по любой комбинации const или volatile. Начальные элементы массива имеют определенное содержимое вплоть до элемента, определенного некоторым предикатом. Последовательность символов может быть обозначена значением указателя S , указывающим на ее первый элемент.

заявлено в <clocale>.

20.4.2.1.5.1 Byte strings [byte.strings]

A null-terminated byte stringили ntbs - это последовательность символов, элемент с самым высоким адресом и определенным содержимым которой имеет нулевое значение ( terminating null символ); ни один другой элемент в последовательности не имеет нулевого значения.163

length А. Н. НТБ является количество элементов , которые предшествуют завершающий нулевой символ. An НТБ имеет нулевую длину.empty

value А.Н. НТБ представляет собой последовательность значений элементов до и включая завершающий нулевой символ.

A НТБ является Н. НТБ с длительностью статического хранения.static 164

Многие из объектов, которыми манипулируют сигнатуры функций, объявленные в, <cstring> являются последовательностями символов или ntbs . Размер некоторых из этих последовательностей символов ограничен значением длины, которое поддерживается отдельно от последовательности символов.

Строковый литерал, например "abc", является статическим ntbs .

20.4.2.1.5.2 Multibyte strings [multibyte.strings]

A null-terminated multibyte string, или ntmbs , представляет собой ntbs, который составляет последовательность допустимых многобайтовых символов, начинающуюся и заканчивающуюся в начальном состоянии сдвига.165

A ntmbs является Н. ntmbs с длительностью статического хранения. static

An НТБ , который содержит только символы из базового набора символов исполнения также является ntmbs . В этом случае каждый многобайтовый символ состоит из одного байта.

20.4.2.2 Functions within classes [functions.within.classes]

Ради изложения Морозы [language.support] через [thread] и приложение [depr] не описывают копирование / перемещение конструкторов, оператор присваивания, или (невиртуальные) деструкторы с той же самой очевидной семантикой, которые могут быть получены по умолчанию ([class.ctor], [class.dtor], [class.copy]). Не указано, предоставляет ли реализация явные определения для таких сигнатур функций-членов или для виртуальных деструкторов, которые могут быть сгенерированы по умолчанию.

Ради наглядности в предложениях библиотеки конструкторы иногда аннотируются с помощью EXPLICIT. Такой конструктор условно объявляется как явный или неявный ([class.conv.ctor]). [ Note: Обычно это реализуется путем объявления двух таких конструкторов, максимум один из которых участвует в разрешении перегрузки. ] end note

20.4.2.3 Private members [objects.within.classes]

Пункты [language.support] до [thread] и Приложение [depr] не определяют представление классов и намеренно опускают спецификацию class members. Реализация может определять статические или нестатические члены класса, или и то, и другое, по мере необходимости для реализации семантики функций-членов, указанных в разделах [language.support] по [thread] и в приложении [depr].

В целях пояснения некоторые подпункты предоставляют репрезентативные объявления и семантические требования для частных членов классов, которые соответствуют внешним спецификациям классов. За объявлениями для таких членов следует комментарий, который заканчивается exposition onlyследующим образом:

streambuf* sb;  // exposition only

Реализация может использовать любую технику, которая обеспечивает эквивалентное наблюдаемое поведение.