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經(jīng)驗分享 從C到C++（三）

C++技術固然是很時髦的，許多C用戶都想在盡可能短的時間內(nèi)為自己貼上C++的標簽。介紹C++的書很多，但只有那些已經(jīng)僥幸入門的用戶才偶爾去翻翻，仍有不少在C++門口徘徊的流浪漢。

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本文只針對C用戶，最好是一位很不錯的老用戶（譬如他在遇到最簡單的問題時都嘗試著使用指針），通過一些C和更好的C++（本文用的是Borland C++3.1版本）例程介紹有關C++的一些知識，讓讀者朋友們“淺入深出”，輕輕松松C to C++！

4.函數(shù)模數(shù)（function template）

前面討論的重載機制用來實現(xiàn)求和操作并不受歡迎，這仿佛還不是C++的風格，例如用戶需要求兩個其它類型（如字符型）對象的和：Add （'a' ‘b’）；它必須再為之準備一個版本，盡管其名字和代碼還是那副樣子：

 
 
      
  
  1. char Add (char a char b)  
    2.   
  
  2. {  
    3.   
  
  3. return a + b;  
    4.   
  
  4. }  
    5.

這樣無聊的工作會讓灰心的用戶開始懷念起古老的“宏”。然而，更先進的東西一一模板，卻可以很方便地解決以上問題：

 
 
      
  
  1. template   
    2.   
  
  2. TYPE Add (TYPE a TYPE b)  
    3.   
  
  3. {  
    4.   
  
  4. return a + b;  
    5.   
  
  5. };  
    6.

作為模板參數(shù)表示了數(shù)據(jù)類型。在實際的調(diào)用中，編譯程序根據(jù)實際使用的數(shù)據(jù)類型產(chǎn)生相應的函數(shù)。如：

 
 
      
  
  1. int i=Add(1 2); //int Add(int int)  
    2.   
  
  2. float f=Add(1.0 2.0); //float Add(float float)  
    3.

將得到編譯器正確的解釋。但以下的使用：

 
 
      
  
  1. int i=Add('A' 0. 0l);  
    2.   
  
  2. //error: Could not find a match for 'Add(char double)'  
    3.

所當然地會遭到編譯器的拒絕。

以上建立起來的Add）函數(shù)模板可以覆蓋前面所有的Add（）函數(shù)，但再來看看以下語句：

 
 
      
  
  1. struct COMPLEX {float r; float i;};  
    2.   
  
  2. typedef struct COMPLEX complex;  
    3.   
  
  3. complex c1 c2;  
    4.   
  
  4. complex c=Add(cl c2);  
    5.

同理，編譯器根據(jù)Add （）模板定制成：

 
 
      
  
  1. c=（c1 +c2 }； 
    2.

這樣的結果是沒有定義的，計算機很容易對兩個復數(shù)的加法不知所措而大發(fā)牢騷：

Error： Illegal structure operation

既然計算機不喜歡這個作品，沒關系，我們?yōu)樗僮鲆粋€函數(shù)就是了：

 
 
      
  
  1. complex Add(complex c1 complex c2)  
    2.   
  
  2. {  
    3.   
  
  3. complex c;  
    4.   
  
  4. c. r=c1. r+c2. r;  
    5.   
  
  5. c. i=c1. i+ c2. i;  
    6.   
  
  6. return c;  
    7.   
  
  7. }  
    8.

這個函數(shù)用以正確地作復數(shù)求和。奇怪得很，函數(shù)名居然還可以取為Add，而不用擔心任何沖突。對這種情形也有很好的說法，C++稱之為“函數(shù)模板重置”。

在調(diào)用形式上，函數(shù)模板很類似于宏，但它同時具有類型檢查。更普遍的，模板也可以應用于類中。

至此，對抗#define之戰(zhàn)已快接近尾聲，然而這似乎永遠不得結束。宏就是宏，它總有它的優(yōu)點，譬如它可節(jié)省對象空間，你無法阻止有些C++用戶仍喜愛它。

5.操作符重載（operator overload）

我還要聲明的是，前面定義的Add（）函數(shù)，特別是為complex定做的那個，仍然是值得鄙棄的。它們雖然都能正常工作，但仍不是C++常用的風格。既然是求和，我們會更傾向于表達方式“complex c = c1 +c2；”而不是“complex c =Add（cl c2）；”。

操作符‘+’的使用要比Add （ ）函數(shù)的調(diào)用讓人舒服得多。C++中你完全可以摒棄所謂的“模板重置”，而直接對操作符‘+’進行重載：

 
 
      
  
  1. complex operator+(complex c1 complex c2)  
    2.   
  
  2. {  
    3.   
  
  3. complex c;  
    4.   
  
  4. c.r=cl.r+c2. r;  
    5.   
  
  5. c. i=cl.i+c2. i;  
    6.   
  
  6. }  
    7.

這樣當出現(xiàn)。c1+ c2的形式時，表達式就會被賦予正當?shù)暮x。以下分述一些常見操作符的重載：

（1）單目操作符的重載：

設@為一個單目運算符，則@x和x@都被解釋成operator @（x）。

瞧，這不就是函數(shù)調(diào)用的形式了嗎？其中operator是C++的關鍵字。例如語句y=——x；將被譯作y = operator——（x）；下面是一個求復數(shù)相反數(shù)的例子：

 
 
      
  
  1. //test11. cpp  
    2.   
  
  2. #include   
    3.   
  
  3. #include "complex.h"  
    4.   
  
  4. complex operator - (complex c)  
    5.   
  
  5. {  
    6.   
  
  6. c.r = -c.r;  
    7.   
  
  7. c.i = -c.i;  
    8.   
  
  8. return c;  
    9.   
  
  9. }  
    10.   
  
  10. void main()  
    11.   
  
  11. {  
    12.   
  
  12. complex c={1.0 2.0};  
    13.   
  
  13. c= -c;  
    14.   
  
  14. cout<<"c=(" <  
  
  15. }  
    16.

假設complex的結構聲明包含在complex. h頭文件中，testl l將產(chǎn)生如下輸出:

 
 
      
  
  1. c=(-1-2i)  
    2.   
  
  2. '++'和'--'亦可進行重載:  
    3.   
  
  3. complex operator++(complex& c);  
    4.   
  
  4. complex operator-一(complex& c);  
    5.   
  
  5. complex c;  
    6.   
  
  6. c++;  
    7.   
  
  7. --c; 
    8.

‘++’和’--’是一對怪東西，它們既可以作前綴，又可以作后綴。不過，以下形式的定義只適用于‘++’和’--’的后綴用法:

 
 
      
  
  1. complex operator++(complex&c int);  
    2.   
  
  2. complex operator--(complex&c int);  
    3.   
  
  3. complex c;  
    4.   
  
  4. c++;//ok  
    5.   
  
  5. ++c; //error. Illegal structure operation  
    6.   
  
  6. c++(0); //error: Call of nonfunction 
    7.

注意:其中操作int參數(shù)僅作為標志使用，而無其它含義。

(2)雙目操作符的重載

設@為一個雙目操作符，x@ y被解釋成:operator@(x y)

例如語句:

 
 
      
  
  1. z=x+y; 
    2.

被譯為

 
 
      
  
  1. z=operator+(x y); 
    2.

毋需多言，前面的complex operator + (complex c1 complex c2)就是個很好的例子。

(3)new delete的重載

new delete也可以被重載(別看它們那樣神秘)，它們通常采取的聲明形式如下:

 
 
      
  
  1. void*operator new (size_t size);  
    2.   
  
  2. void operator delete (void*p); 
    3.

其中size t是一個與實現(xiàn)有關的unsigned int類型。以下是它們的使用:

 
 
      
  
  1. int*ip=new int;  
    2.   
  
  2. delete ip; 
    3.

當使用new分配一個TYPE類型的對象空間時，sizeof (TYPE)將作為第一參數(shù)引起new (size_t)函數(shù)的調(diào)用，如上new語句將被譯作:

 
 
      
  
  1. ip=operator new (sizeof(int)); 
    2.

以下是重載的例子:

 
 
      
  
  1. //test12.cpp  
    2.   
  
  2. #include   
    3.   
  
  3. #include   
    4.   
  
  4. #include "complex.h"  
    5.   
  
  5. static void * operator new (size_t size)  
    6.   
  
  6. {  
    7.   
  
  7. cout << size << " byte(s) allocated! \n";  
    8.   
  
  8. return malloc(size);  
    9.   
  
  9. }  
    10.   
  
  10. static void operator delete (void *p)  
    11.   
  
  11. {  
    12.   
  
  12. free(p);  
    13.   
  
  13. cout<<"memory block returned! \n";  
    14.   
  
  14. }  
    15.   
  
  15. void main()  
    16.   
  
  16. {  
    17.   
  
  17. int *ip = new int(10);  
    18.   
  
  18. complex *cp = new complex;  
    19.   
  
  19. float * fp = new float[10];  
    20.   
  
  20. delete [] fp;  
    21.   
  
  21. delete cp;  
    22.   
  
  22. delete ip;  
    23.   
  
  23. } 
    24.

輸出結果：

 
 
      
  
  1. 4 byte(s) allocated!  
    2.   
  
  2. 8 byte(s) allocated!  
    3.   
  
  3. 40 byte(s) allocated!  
    4.   
  
  4. memory block returned!  
    5.   
  
  5. memory block returned!  
    6.   
  
  6. memory block returned! 
    7.

在這例子中，malloc（）與free（）被重新拾起，替代了new delete的功能。同時，new （） delete（）函數(shù)聲明為static類型，以防止它們的重載對其它文件產(chǎn)生副作用。在未重載new、delete之前，系統(tǒng)會使用缺省的那一份new delete版本。

操作符重載是一張最令你自豪的Ace，但必須記住它仍具有以下限制：①操作符重載要求操作對象至少有一個是類對象（類只是結構的一個廣義概念）。我曾經(jīng)做過以下的嘗試：

 
 
      
  
  1. //error: 'operator+(char*char*)’ must he a member function or have a parameter of class type  
    2.   
  
  2. char*operator+(char*s1 char* s2)  
    3.   
  
  3. {  
    4.   
  
  4. return strcat(sl s2);  
    5.   
  
  5. }  
    6.

但后來編譯器證明了這種對基本數(shù)據(jù)類型的多情是愚蠢的。

②不可以構造新操作符，也不能改變操作符操作參數(shù)的數(shù)目，不能改變操作符的優(yōu)先級。

③操作符的含義應盡量忠實于操作符的原義，這不是一條嚴格的規(guī)則，但是一條很好的忠告。譬如，當你將complex的‘！’操作定義成機器重新啟動的代碼，雖然C++沒有理由阻攔你，但這樣不好。

到這，本系列就給大家介紹完了。希望能夠?qū)δ阌袔椭?/p>
新聞標題：經(jīng)驗分享 從C到C++（三）
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