Мюррей Хилл - C++ Страница 36

Есть еще два случая, когда объект копируется: как парметр функции и как возвращаемое значение. Когда передается параметр, инициализируется неинициализированная до этого пременная – формальный параметр. Семантика идентична семантике инициализации. То же самое происходит при возврате из фунции, хотя это менее очевидно. В обоих случаях будет применен X(X amp;), если он определен:

string g(string arg) (* return arg; *)

main() (* string s = «asdf»; s = g(s);

*) Ясно, что после вызова g() значение s обязано быть «asdf». Копирование значения s в параметр arg сложности не представляет: для этого надо взывать string(string amp;). Для взятия копии этого значения из g() требуется еще один вызов string(string amp;); на этот раз инициализируемой является врменная переменная, которая затем присваивается s. Такие перменные, естественно, уничтожаются как положено с помощью string::~string() при первой возможности.

6.7 Индексирование

Чтобы задать смысл индексов для объектов класса, исползуется функция operator[]. Второй параметр (индекс) функции operator[] может быть любого типа. Это позволяет определять ассоциативные массивы и т.п. В качестве примера давайте перпишем пример из #2.3.10, где при написании небольшой програмы для подсчета числа вхождений слов в файле применялся ассциативный массив. Там использовалась функция. Здесь определяется надлежащий тип ассоциативного массива:

struct pair (* char* name; int val; *);

class assoc (* pair* vec; int max; int free; public: assoc(int); int amp; operator[](char*); void print_all(); *);

В assoc хранится вектор пар pair длины max. Индекс певого неиспользованного элемента вектора находится в free. Конструктор выглядит так:

assoc::assoc(int s) (* max = (s«16) ? s : 16; free = 0; vec = new pair[max]; *)

При реализации применяется все тот же простой и неэффетивный метод поиска, что использовался в #2.3.10. Однако при переполнении assoc увеличивается:

#include «string.h»

int assoc::operator[](char* p) /* работа с множеством пар «pair»: поиск p, возврат ссылки на целую часть его «pair» делает новую «pair», если p не встречалось */ (* register pair* pp;

for (pp= amp;vec[free-1]; vec«=pp; pp–) if (strcmp(p,pp-»name)==0) return pp-»val;

if (free==max) (* // переполнение: вектор увеличивается

pair* nvec = new pair[max*2]; for ( int i=0; i«max; i++) nvec[i] = vec[i]; delete vec; vec = nvec; max = 2*max; *)

pp = amp;vec[free++]; pp-»name = new char[strlen(p)+1]; strcpy(pp-»name,p); pp-»val = 0; // начальное значение: 0 return pp-»val; *)

Поскольку представление assoc скрыто, нам нужен способ его печати. В следующем разделе будет показано, как опредлить подходящий итератор, а здесь мы используем простую фунцию печати:

vouid assoc::print_all() (* for (int i = 0; i«free; i++) cout „« vec[i].name «« ": " «« vec[i].val «« «\n“; *)

Мы можем, наконец, написать простую главную программу:

main() // считает вхождения каждого слова во вводе (* const MAX = 256; // больше самого большого слова char buf[MAX]; assoc vec(512); while (cin»»buf) vec[buf]++; vec.print_all(); *)

6.8 Вызов Функции

Вызов функции, то есть запись выражение(список_выражний), можно проинтерпретировать как бинарную операцию, и операцию вызова можно перегружать так же, как и другие оперции. Список параметров функции operator() вычисляется и прверяется в соответствие с обычными правилами передачи парметров. Перегружающая функция может оказаться полезной главным образом для определения типов с единственной операцей и для типов, у которых одна операция настолько преобладет, что другие в большинстве ситуаций можно не принимать во внимание.

Для типа ассоциативного массива assoc мы не определили итератор. Это можно сделать, определив класс assoc_iterator, работа которого состоит в том, чтобы в определенном порядке поставлять элементы из assoc. Итератору нужен доступ к даным, которые хранятся в assoc, поэтому он сделан другом:

class assoc (* friend class assoc_iterator; pair* vec; int max; int free; public: assoc(int); int amp; operator[](char*); *);

Итератор определяется как

class assoc_iterator(* assoc* cs; // текущий массив assoc int i; // текущий индекс public: assoc_iterator(assoc amp; s) (* cs = amp;s; i = 0; *) pair* operator()() (* return (i«cs-»free)? amp;cs-»vec[i++] : 0; *) *);

Надо инициализировать assoc_iterator для массива assoc, после чего он будет возвращать указатель на новую pair из этого массива всякий раз, когда его будут активизировать опрацией (). По достижении конца массива он возвращает 0:

main() // считает вхождения каждого слова во вводе (* const MAX = 256; // больше самого большого слова char buf[MAX]; assoc vec(512); while (cin»»buf) vec[buf]++; assoc_iterator next(vec); pair* p; while ( p = next() ) cout «„ p-“name „„ ": " «« p-“val «« «\n“; *)

0 Итераторный тип вроде этого имеет преимущество перед нбором функций, которые выполняют ту же работу: у него есть собственные закрытые данные для хранения хода итерации. К тму же обычно существенно, чтобы одновременно могли работать много итераторов этого типа.

Конечно, такое применение объектов для представления итераторов никак особенно с перегрузкой операций не связано. Многие любят использовать итераторы с такими операциями, как first(), next() и last() (первый, следующий и последний).

6.9 Класс String

Вот довольно реалистичный пример класса строк string. В нем производится учет ссылок на строку с целью минимизировать копирование и в качестве констант применяются стандартные символьные строки С++.

#include «stream.h» #include «string.h»

class string (* struct srep (* char* s; // указатель на данные int n; // счетчик ссылок *); srep *p;

public: string(char *); // string x = «abc» string(); // string x; string(string amp;); // string x = string ... string amp; operator=(char *); string amp; operator=(string amp;); ~string(); char amp; operator[](int i);

friend ostream amp; operator«„(ostream amp;, string amp;); friend istream amp; operator“»(istream amp;, string amp;);

friend int operator==(string amp; x, char* s) (*return strcmp(x.p-»s, s) == 0; *)

friend int operator==(string amp; x, string amp; y) (*return strcmp(x.p-»s, y.p-»s) == 0; *)

friend int operator!=(string amp; x, char* s) (*return strcmp(x.p-»s, s) != 0; *)

friend int operator!=(string amp; x, string amp; y) (*return strcmp(x.p-»s, y.p-»s) != 0; *)

*);

Конструкторы и деструкторы просты (как обычно):

string::string() (* p = new srep; p-»s = 0; p-»n = 1; *)

string::string(char* s) (* p = new srep; p-»s = new char[ strlen(s)+1 ]; strcpy(p-»s, s); p-»n = 1; *)

string::string(string amp; x) (* x.p-»n++; p = x.p; *)

string::~string() (* if (–p-»n == 0) (* delete p-»s; delete p; *) *)

Как обычно, операции присваивания очень похожи на контрукторы. Они должны обрабатывать очистку своего первого (лвого) операнда:

string amp; string::operator=(char* s) (* if (p-»n » 1) (* // разъединить себя p-»n–; p = new srep; *) else if (p-»n == 1) delete p-»s;

p-»s = new char[ strlen(s)+1 ]; strcpy(p-»s, s); p-»n = 1; return *this; *)

Благоразумно обеспечить, чтобы присваивание объекта смому себе работало правильно:

string amp; string::operator=(string amp; x) (* x.p-»n++; if (–p-»n == 0) (* delete p-»s; delete p; *) p = x.p; return *this; *)

Операция вывода задумана так, чтобы продемонстрировать применение учета ссылок. Она повторяет каждую вводимую строку (с помощью операции ««, которая определяется позднее):

ostream amp; operator«„(ostream amp; s, string amp; x) (* return s „„ x.p-“s „« « [“ «« x.p-“n «« «]\n“; *)

Операция ввода использует стандартную функцию ввода сивольной строки (#8.4.1).

istream amp; operator»»(istream amp; s, string amp; x) (* char buf[256]; s »» buf; x = buf; cout «„ "echo: " «« x «« «\n“; return s; *)

Для доступа к отдельным символам предоставлена операция индексирования. Осуществляется проверка индекса:

void error(char* p) (* cerr «„ p «« «\n“; exit(1); *)

char amp; string::operator[](int i) (* if (i«0 !! strlen(p-»s)«i) error(„индекс за границами“); return p-»s[i]; *)

Головная программа просто немного опробует действия над строками. Она читает слова со ввода в строки, а потом эти строки печатает. Она продолжает это делать до тех пор, пока не распознает строку done, которая завершает сохранение слов в строках, или пока не встретит конец файла. После этого она печатает строки в обратном порядке и завершается.

main() (* string x[100]; int n;

cout «„ „отсюда начнем\n“; for (n = 0; cin“»x[n]; n++) (* string y; if (n==100) error(«слишком много строк»); cout «„ (y = x[n]); if (y=="done") break; *) cout «« «отсюда мы пройдем обратно\n“;

for (int i=n-1; 0«=i; i–) cout «« x[i]; *)

6.10 Друзья и Члены

Теперь, наконец, можно обсудить, в каких случаях для доступа к закрытой части определяемого пользователем типа ипользовать члены, а в каких – друзей. Некоторые операции должны быть членами: конструкторы, деструкторы и виртуальные функции (см. следующую главу), но обычно это зависит от выбра.

Рассмотрим простой класс X:

class X (* // ... X(int); int m(); friend int f(X amp;); *);

Внешне не видно никаких причин делать f(X amp;) другом дполнительно к члену X::m() (или наоборот), чтобы реализовать действия над классом X. Однако член X::m() можно вызывать только для «настоящего объекта», в то время как друг f() мжет вызываться для объекта, созданного с помощью неявного преобразования типа. Например:

void g() (* 1.m(); // ошибка f(1); // f(x(1)); *)

Поэтому операция, изменяющая состояние объекта, должна быть членом, а не другом. Для определяемых пользователем тпов операции, требующие в случае фундаментальных типов опранд lvalue (=, *=, ++, *= и т.д.), наиболее естественно оределяются как члены.

И наоборот, если нужно иметь неявное преобразование для всех операндов операции, то реализующая ее функция должна быть другом, а не членом. Это часто имеет место для функций, которые реализуют операции, не требующие при применении к фундаментальным типам lvalue в качестве операндов (+, -, !! и т.д.).

Если никакие преобразования типа не определены, то окзывается, что нет никаких существенных оснований в пользу члена, если есть друг, который получает ссылочный параметр, и наоборот. В некоторых случаях программист может предпочитать один синтаксис вызова другому. Например, оказывается, что большинство предпочитает для обращения матрицы m запись m.inv (). Конечно, если inv() действительно обращает матрицу m, а не просто возвращает новую матрицу, обратную m, ей следует быть членом.