Мюррей Хилл - C++ Страница 34

void f(complex a, complex b) (* complex c = a + b; // сокращенная запись complex d = operator+(a,b); // явный вызов *)

При наличии предыдущего описания complex оба инициализтора являются синонимами.

6.2.1 Бинарные и Унарные Операции

Бинарная операция может быть определена или как функция член, получающая один параметр, или как функция друг, получющая два параметра. Таким образом, для любой бинарной оперции @ [email protected] может интерпретироваться или как [email protected](bb), или как [email protected](aa,bb). Если определены обе, то [email protected] является ошибкой. Унарная операция, префиксная или постфиксная, может быть определена или как функция член, не получающая параметров, или как функция друг, получающая один параметр. Таким образом, для любой унарной операции @ aa @ или @aa может интерпретироваться или как [email protected](), или как [email protected](aa). Если определено и то, и другое, то и [email protected], и @aa являются ошибками. Рассмотрим следующие примеры:

class X (* // друзья

friend X operator-(X); // унарный минус friend X operator-(X,X); // бинарный минус friend X operator-(); // ошибка: нет операндов

friend X operator-(X,X,X); // ошибка: тернарная

// члены (с неявным первым параметром: this)

X* operator amp;(); // унарное amp; (взятие адреса) X operator amp;(X); // бинарное amp; (операция И) X operator amp;(X,X); // ошибка: тернарное

*);

Когда операции ++ и – перегружены, префиксное использвание и постфиксное различить невозможно.

6.2.2 Предопределенный Смысл Операций

Относительно смысла операций, определяемых пользоватлем, не делается никаких предположений. В частности, посколку не предполагается, что перегруженное = реализует присваивание ее первому операнду, не делается никакой провеки, чтобы удостовериться, является ли этот операнд lvalue (#с.6).

Значения некоторых встроенных операций определены как равносильные определенным комбинациям других операций над тми же аргументами. Например, если a является int, то ++a оначает a+=1, что в свою очередь означает a=a+1. Такие соотншения для определяемых пользователем операций не выполняются, если только не случилось так, что пользователь сам определил их таким образом. Например, определение operator+= () для тпа complex не может быть выведено из определений complex::operator+() и complex::operator=().

По историческому совпадению операции = и amp; имеют опредленный смысл для объектов классов. Никакого элегантного спсоба «не определить» эти две операции не существует. Их моно, однако, сделать недееспособными для класса X. Можно, например, описать X::operator amp;(), не задав ее определения. Если где-либо будет браться адрес объекта класса X, то компновщик обнаружит отсутствие определения*. Или, другой способ, можно определить X::operator amp;() так, чтобы она вызывала ошику во время выполнения.

____________________ * В некоторых системах компоновщик настолько «умен», что ругается, даже если неопределена неиспользуемая функция. В таких системах этим методом воспользоваться нельзя. (прим атора)

6.2.3 Операции и Определяемые Пользователем Типы

Функция операция должна или быть членом, или получать в качестве параметра по меньшей мере один объект класса (фунциям, которые переопределяют операции new и delete, это длать необязательно). Это правило гарантирует, что пользовтель не может изменить смысл никакого выражения, не включающего в себя определенного пользователем типа. В часности, невозможно определить функцию, которая действует ислючительно на указатели.

Функция операция, первым параметром которой предполагется основной встроенный тип, не может быть функцией членом. Рассмотрим, например, сложение комплексной переменной aa с целым 2: aa+2, при подходящим образом описанной функции члне, может быть проинтерпретировано как aa.operator+(2), но с 2+aa это не может быть сделано, потому что нет такого класса int, для которого можно было бы определить + так, чтобы это означало 2.operator+(aa). Даже если бы такой тип был, то для

того, чтобы обработать и 2+aa и aa+2, понадобилось бы две различных функции члена. Так как компилятор не знает смысла +, определяемого пользователем, то не может предполагать, что он коммутативен, и интерпретировать 2+aa как aa+2. С этим примером могут легко справиться функции друзья.

Все функции операции по определению перегружены. Функция операция задает новый смысл операции в дополнение к встроеному определению, и может существовать несколько функций опраций с одним и тем же именем, если в типах их параметров имеются отличия, различимые для компилятора, чтобы он мог различать их при обращении (см. #4.6.7).

6.3 Определяемое Пользователем Преобразование Типа

Приведенная во введении реализация комплексных чисел слишком ограничена, чтобы она могла устроить кого-либо, потому ее нужно расширить. Это будет в основном повторением описанных выше методов. Например:

class complex (* double re, im; public: complex(double r, double i) (* re=r; im=i; *)

friend complex operator+(complex, complex); friend complex operator+(complex, double); friend complex operator+(double, complex);

friend complex operator-(complex, complex); friend complex operator-(complex, double); friend complex operator-(double, complex); complex operator-() // унарный -

friend complex operator*(complex, complex); friend complex operator*(complex, double); friend complex operator*(double, complex);

// ... *);

Теперь, имея описание complex, мы можем написать:

void f() (* complex a(1,1), b(2,2), c(3,3), d(4,4), e(5,5); a = -b-c; b = c*2.0*c; c = (d+e)*a; *)

Но писать функцию для каждого сочетания complex и double, как это делалось выше для operator+(), невыносимо нудно. Кроме того, близкие к реальности средства комплексной арифметики должны предоставлять по меньшей мере дюжину таких функций. Посмотрите, например, на тип complex, описанный в «complex.h».

6.3.1 Конструкторы

Альтернативу использованию нескольких функций (перегрженных) составляет описание конструктора, который по заданнму double создает complex. Например:

class complex (* // ... complex(double r) (* re=r; im=0; *) *);

Конструктор, требующий только один параметр, необязтельно вызывать явно:

complex z1 = complex(23); complex z2 = 23;

И z1, и z2 будут инициализированы вызовом complex(23).

Конструктор – это предписание, как создавать значение данного типа. Когда требуется значение типа, и когда такое значение может быть создано конструктором, тогда, если такое значение дается для присваивания, вызывается конструктор. Например, класс complex можно было бы описать так:

class complex (* double re, im; public: complex(double r, double i = 0) (* re=r; im=i; *)

friend complex operator+(complex, complex); friend complex operator*(complex, complex); *);

и действия, в которые будут входить переменные complex и целые константы, стали бы допустимы. Целая константа будет интерпретироваться как complex с нулевой мнимой частью. Наример, a=b*2 означает:

a=operator*( b, complex( double(2), double(0) ) )

Определенное пользователем преобразование типа применется неявно только тогда, когда оно является единственным.

Объект, сконструированный с помощью явного или неявного вызова конструктора, является автоматическим и будет уничтжен при первой возможности, обычно сразу же после оператора, в котором он был создан.

6.3.2 Операции Преобразования

Использование конструктора для задания преобразования типа является удобным, но имеет следствия, которые могут окзаться нежелательными:

1. Не может быть неявного преобразования из определеного пользователем типа в основной тип (поскольку осноные типы не являются классами)

2. Невозможно задать преобразование из нового типа в старый, не изменяя описание старого

3. Невозможно иметь конструктор с одним параметром, не имея при этом преобразования.

Последнее не является серьезной проблемой, а с первыми двумя можно справиться, определив для исходного типа операцию преобразования. Функция член X::operator T(), где T – имя тпа, определяет преобразование из X в T. Например, можно опрделить тип tiny (крошечный), который может иметь значение только в диапазоне 0...63, но все равно может свободно сочтаться в целыми в арифметических операциях:

class tiny (* char v; int assign(int i) (*return v=(i amp;~63) ? (error(«ошибка диапазона»),0):i;*) public: tiny(int i) (* assign(i); *) tiny(tiny amp; i) (* v = t.v; *) int operator=(tiny amp; i) (* return v = t.v; *) int operator=(int i) (* return assign(i); *) operator int() (* return v; *) *)

Диапазон значения проверяется всегда, когда tiny иницилизируется int, и всегда, когда ему присваивается int. Одно tiny может присваиваться другому без проверки диапазона. Чтбы разрешить выполнять над переменными tiny обычные целые операции, определяется tiny::operator int(), неявное преобрзование из tiny в int. Всегда, когда в том месте, где требется int, появляется tiny, используется соответствующее ему int. Например:

void main() (* tiny c1 = 2; tiny c2 = 62; tiny c3 = c2 – c1; // c3 = 60 tiny c4 = c3; // нет проверки диапазона (необязательна) int i = c1 + c2; // i = 64 c1 = c2 + 2 * c1; // ошибка диапазона: c1 = 0 (а не 66) c2 = c1 -i; // ошибка диапазона: c2 = 0 c3 = c2; // нет проверки диапазона (необязательна) *)

Тип вектор из tiny может оказаться более полезным, покольку он экономит пространство. Чтобы сделать этот тип более удобным в обращении, можно использовать операцию индексировния.

Другое применение определяемых операций преобразования – это типы, которые предоставляют нестандартные представления чисел (арифметика по основанию 100, арифметика, арифметика с фиксированной точкой, двоично-десятичное представление и т.п.). При этом обычно переопределяются такие операции, как + и *.