Глава 6 Перегрузка Операций

Здесь водятся Драконы!

- старинная карта

В этой главе описывается аппарат, предоставляемый в С++ для перегрузки операций. Программист может определять смысл операций при их применении к объектам определенного класса. Кроме арифметических, можно определять еще и логические опе­рации, операции сравнения, вызова () и индексирования [], а также можно переопределять присваивание и инициализацию. Мож­но определить явное и неявное преобразование между определяе­мыми пользователем и основными типами. Показано, как опреде­лить класс, объект которого не может быть никак иначе скопирован или уничтожен кроме как специальными определенными пользователем функциями.

6.1 Введение

Часто программы работают с объектами, которые являются конкретными представлениями абстрактных понятий. Например, тип данных int в С++ вместе с операциями +, -, *, / и т.д. предоставляет реализацию (ограниченную) математического поня­тия целых чисел. Такие понятия обычно включают в себя мно­жество операций, которые кратко, удобно и привычно представ­ляют основные действия над объектами. К сожалению, язык программирования может непосредственно поддерживать лишь очень малое число таких понятий. Например, такие понятия, как комплексная арифметика, матричная алгебра, логические сигналы и строки не получили прямой поддержки в С++. Классы дают средство спецификации в С++ представления неэлементарных объ­ектов вместе с множеством действий, которые могут над этими объектами выполняться. Иногда определение того, как действуют операции на объекты классов, позволяет программисту обеспе­чить более общепринятую и удобную запись для манипуляции объ­ектами классов, чем та, которую можно достичь используя лишь основную функциональную запись. 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, complex);

*);

определяет простую реализацию понятия комплексного чис­ла, в которой число представляется парой чисел с плавающей точкой двойной точности, работа с которыми осуществляется посредством операций + и * (и только). Программист задает смысл операций + и * с помощью определения функций с именами operator+ и operator*. Если, например, даны b и c типа complex, то b+c означает (по определению) operator+(b,c). Те­перь есть возможность приблизить общепринятую интерпретацию комплексных выражений. Например:

void f()

(*

complex a = complex(1, 3.1);

complex b = complex(1.2, 2);

complex c = b;

a = b+c;

b = b+c*a;

c = a*b+complex(1,2);

*)

Выполняются обычные правила приоритетов, поэтому второй оператор означает b=b+(c*a), а не b=(b+c)*a.

6.2 Функции Операции

Можно описывать функции, определяющие значения следующих операций:

+ - * / % ^ & ! ~ !

= < > += -= *= /= %= ^= &=

!= << >> >>= <<= == != <= >= &&

!! ++ -- [] () new delete

Последние четыре - это индексирование (#6.7), вызов функции (#6.8), выделение свободной памяти и освобождение свободной памяти (#3.2.6). Изменить приоритеты перечисленных операций невозможно, как невозможно изменить и синтаксис вы­ражений. Нельзя, например, определить унарную операцию % или бинарную !. Невозможно определить новые лексические символы операций, но в тех случаях, когда множество операций недоста­точно, вы можете использовать запись вызова функции. Исполь­зуйте например, не **, а pow(). Эти ограничения могут пока­заться драконовскими, но более гибкие правила могут очень легко привести к неоднозначностям. Например, на первый взгляд определение операции **, означающей возведение в степень, мо­жет показаться очевидной и простой задачей, но подумайте еще раз. Должна ли ** связываться влево (как в Фортране) или вправо (как в Алголе)? Выражение a**p должно интерпретиро­ваться как a*(*p) или как (a)**(p)?

Имя функции операции есть ключевое слово operator (то есть, операция), за которым следует сама операция, например, operator<<. Функция операция описывается и может вызываться так же, как любая другая функция. Использование операции - это лишь сокращенная запись явного вызова функции операции. Например:

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 инициализа­тора являются синонимами.