Класс – абстрактный тип данных

Пользователь может объявить операторные функции, определяющие смысл следующих стандартных операторов:

Количество параметров операторной функции зависит как от самого оператора, так и от способа определения этой функции. Операторная функция определяет алгоритм выполнения операции, связанной с перегруженным стандартным оператором, когда он применяется к объектам класса.

Чтобы явная связь с классом была обеспечена, операторная функция должна быть:

•либо нестатическим компонентом класса;

•либо функцией-другом;

•либо глобальной функцией хотя бы с одним параметром типа класс (или ссылка на класс).

Бинарные и унарные операторы

Любой бинарный оператор @ определяется для объектов класса a и b:

•либо как нестатическая компонентная функция с одним параметром, что для выражения a@b означает вызов:

a.operator@(b)

•либо как глобальная или дружественная функция с двумя параметрами, что для выражения a@b означает вызов:

operator@(a, b)

Если определены обе операторные функции, то для выяснения того, какую (возможно и никакую) из них использовать, применяется механизм разрешения перегрузки, который заключается в нахождении наилучшего соответствия типов формальных параметров этих функций и их аргументов вызова.

Например, распространим действия трех бинарных операторов (+, - и *) на объекты класса Complex, определив operator+() как дружественную функцию класса, operator-() как нестатическую компонентную функцию, operator*() как глобальную функцию с параметрами типа класс:

//Пример 28

//C++ Абстрактный тип данных - комплексное число

#include <iostream> using namespace std; struct Complex {

//Компонентные функции - все общедоступные (public)

//Конструктор объектов класса

Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : re(r), im(i) {}

79

Класс – абстрактный тип данных

Любой унарный оператор @, префиксный или постфиксный, определяется для объектов класса a:

•либо как нестатическая компонентная функция без параметров, что для выражений @a и a@ означает вызов:

a.operator@()

•либо как глобальная или дружественная функция с одним параметром, что для выражений @a и a@ означает вызов:

operator@(a)

Если определены обе операторные функции, то для выяснения того, какую (возможно и никакую) из них использовать, применяется механизм разрешения перегрузки, который заключается в нахождении наилучшего соответствия типов формальных параметров этих функций и их аргументов вызова.

Заметим, что согласно принятому соглашению при распространении действия постфиксных операторов инкрементирования и декрементирования, которые в то же время могут быть и префиксными, операторные функции должны иметь еще один дополнительный параметр типа int, значение которого компилятор определяет равным нулю, т.е. выражение a@ означает либо вызов a.operator@(int) в случае определения нестатической компонентной функции без параметров, либо вызов operator@(a, int) в случае определения глобальной или дружественной функции с одним параметром. Если определены обе операторные функции, то по-прежнему для

81

Основы объектно-ориентированного программирования в примерах на С++

выяснения того, какую (возможно и никакую) из них использовать, применяется механизм разрешения перегрузки.

Например, распространим действия двух унарных операторов (префиксный ++ и постфиксный --) на объекты класса Complex, определив operator++() и operator--() как нестатические компонентные функции, полагая, что операции инкремента и декремента будут определены только для вещественной части комплексного числа:

//Пример 29

//C++ Абстрактный тип данных - комплексное число

#include <iostream> using namespace std; struct Complex {

//Компонентные функции - все общедоступные (public)

//Конструктор объектов класса

Complex(double r = 0.0, double i = 0.0):re(r), im(i) {}

//Инкремент вещественной части комплексного числа

Complex& operator++()

{

++re;

return *this;

}

//Декремент вещественной части комплексного числа

Complex operator--(int)

{

Complex temporary = *this; --re;

return temporary;

}

//Визуализация комплексного числа

void print(Complex c)

{

cout << '(' << c.re << ", " << c.im << ')' << endl;

}

private:

// Компонентные данные - все собственные (private) double re;

double im; };

int main()

{

82

Класс – абстрактный тип данных

}

Напомним здесь, что если какая-либо функция возвращает указатель или ссылку, то добавление квалификатора const к спецификации возвращаемого значения в определении этой функции означает, что она не может использовать возвращаемое значение для последующего изменения значения переменной, на которую указывает или ссылается эта функция. Например, с помощью операторной функции

const Complex& operator++()

{

++re;

return *this;

}

уже невозможно будет выполнить какую-либо многократную операцию инкремента для комплексного числа, т.е. в рассматриваемом примере такая инструкция теперь

Отметим теперь характерные особенности механизма перегрузки стандартных операторов:

•нельзя изменить приоритеты стандартных операторов;

•нельзя изменить синтаксис стандартных операторов, однако им можно придать новый смысл, задав соответствующие определения;

•нельзя вводить новые лексические обозначения стандартных операторов;

•не реализуются неявные замены для стандартных операторов, определяемых как эквивалентные комбинации других стандартных операторов;

•нельзя изменить смысл выражения, если в него не входит объект класса;

•операторная функция, первый параметр которой принадлежит базовому типу, не может быть компонентной функцией (расширение действия допустимо только с помощью глобальных или дружественных операторных функций);

•перегрузка оператора возможна только в области действия того класса, в котором он выполняется.

Теперь остановимся на подробном обсуждении некоторых важных для понимания деталей механизма перегрузки стандартных операторов.

Во-первых, операторные функции operator=(), operator[]() и operator–>() должны быть нестатическими компонентными функциями, так как это гарантирует, что их первый параметр будет lvalue (именующее выражение, ссылающееся на любой объект программы).

83