Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Реализация

Варианты и проблемы

Проблема идентификации

Пример

Заключение

Список использованных источников

Введение

Задача данной работы состоит в том, чтобы объяснить смысл перегрузки операторов языка программирования С++ и наглядно показать реализацию перегрузки в программе. В этой работе также описаны основные проблемы и способ их решения.

Реализация

Перегрузка операций предполагает введение в язык двух взаимосвязанных особенностей: возможности объявлять в одной области видимости несколько процедур или функций с одинаковыми именами и возможности описывать собственные реализации бинарных операторов (то есть знаков операций, обычно записываемых в инфиксной нотации, между операндами). Принципиально реализация их достаточно проста:

· Чтобы разрешить существование нескольких одноимённых операций, достаточно ввести в язык правило, согласно которому операция (процедура, функция или оператор) опознаются компилятором не только по имени (обозначению), но и по типам их параметров. Таким образом, abs(i), где i объявлено как целое, и abs(x), где x объявлено как вещественное - это две разные операции. Принципиально в обеспечении именно такой трактовки нет никаких сложностей.

· Чтобы дать возможность определять и переопределять операции, необходимо ввести в язык соответствующие синтаксические конструкции. Вариантов их может быть достаточно много, но по сути они ничем друг от друга не отличаются, достаточно помнить, что запись вида «<операнд1> <знакОперации> <операнд2>» принципиально аналогична вызову функции «<знакОперации>(<операнд1>,<операнд2>)». Достаточно разрешить программисту описывать поведение операторов в виде функций - и проблема описания решена.

ВАРИАНТЫ И ПРОБЛЕМЫ

Перегрузка процедур и функций на уровне общей идеи, как правило, не представляет сложности ни в реализации, ни в понимании. Однако даже в ней имеются некоторые «подводные камни», которые необходимо учитывать. Разрешение перегрузки операций создаёт гораздо больше проблем как для реализатора языка, так и для работающего на этом языке программиста.

ПРОБЛЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ

Первый вопрос, с которым сталкивается разработчик транслятора языка, разрешающего перегрузку процедур и функций: каким образом из числа одноимённых процедур выбрать ту, которая должна быть применена в данном конкретном случае? Всё хорошо, если существует вариант процедуры, типы формальных параметров которого в точности совпадают с типами параметров фактических, применённых в данном вызове. Однако практически во всех языках в употреблении типов существует некоторая степень свободы, предполагающая, что компилятор в определённых ситуациях автоматически выполняет безопасные преобразования типов. Например, в арифметических операциях над вещественным и целым аргументами целый обычно приводится к вещественному типу автоматически, и результат получается вещественным. Предположим, что существует два варианта функции add:

int add(int a1, int a2);

float add(float a1, float a2);

Каким образом компилятор должен обработать выражение y = add(x, i), где x имеет тип float, а i - тип int? Очевидно, что точного совпадения нет. Имеется два варианта: либо y=add_int((int)x,i), либо как y=add_flt(x, (float)i) (здесь именами add_int и add_flt обозначены соответственно, первый и второй варианты функции).

Возникает вопрос: должен ли транслятор разрешать подобное использование перегруженных функций, а если должен, то на каком основании он будет выбирать конкретный используемый вариант? В частности, в приведённом выше примере, должен ли транслятор при выборе учитывать тип переменной y? Нужно отметить, что приведённая ситуация - простейшая, возможны гораздо более запутанные случаи, которые усугубляются тем, что не только встроенные типы могут преобразовываться по правилам языка, но и объявленные программистом классы при наличии у них родственных отношений допускают приведение один к другому. Решений у этой проблемы два:

· Запретить неточную идентификацию вообще. Требовать, чтобы для каждой конкретной пары типов существовал в точности подходящий вариант перегруженной процедуры или операции. Если такого варианта нет, транслятор должен выдавать ошибку. Программист в этом случае должен применить явное преобразование, чтобы привести фактические параметры к нужному набору типов. Этот подход неудобен в языках типа C++, допускающих достаточную свободу в обращении с типами, поскольку он приводит к существенному различию поведения встроенных и перегруженных операций (к обычным числам арифметические операции можно применять, не задумываясь, а к другим типам - только с явным преобразованием) либо к появлению огромного количества вариантов операций.

· Установить определённые правила выбора «ближайшего подходящего варианта». Обычно в этом варианте компилятор выбирает те из вариантов, вызовы которых можно получить из исходного только безопасными (не приводящими к потере информации) преобразованиями типов, а если их несколько - может выбирать, исходя из того, какой вариант требует меньше таких преобразований. Если в результате остаётся несколько возможностей, компилятор выдаёт ошибку и требует явного указания варианта от программиста.

Пример

Когда вы перегружаете оператор для какого-либо класса, то смысл данного оператора не изменяется для переменных других типов. Например, если вы перегружаете оператор плюс для класса string, то смысл этого оператора не изменяется, если необходимо сложить два числа. Когда компилятор С++ встречает в программе оператор, то на основании типа переменной он определяет ту операцию, которая должна быть выполнена.

Ниже приведено определение класса, создающее класс string. Этот класс содержит один элемент данных, который представляет собой собственно символьную строку. Кроме того, этот класс содержит несколько различных методов и пока не определяет каких-либо операторов:

class string

{

public:

string(char *); // Конструктор

void str_append(char *);

void chr_minus(char);

void show_string(void);

private:

char data[256] ;

};

Как видите, класс определяет функцию str_append, которая добавляет указанные символы к содержимому строки класса. Аналогичным образом функция chr_minus - удаляет каждое вхождение указанного символа из строки класса. Следующая программа STRCLASS.CPP использует класс string для создания двух объектов символьных строк и манипулирования ими.

#include <iostream.h>

#include <string.h>

class string

{

public:

string(char *); // Конструктор

void str_append(char *);

void chr_minus(char);

void show_string(void);

private:

char data[256] ;

};

string::string(char *str)

{

strcpy(data, str);

}

void string::str_append(char *str)

{

strcat(data, str);

}

void string::chr_minus(char letter)

{

char temp[256] ;

int i, j;

for (i = 0, j = 0; data[i]; i++) // Эту букву необходимо удалить?

if (data[i] != letter) // Если нет, присвоить ее temp

temp[j++] = data[i];

temp[j] = NULL; // Конец temp

// Копировать содержимое temp обратно в data

strcpy(data, temp);

}

void string::show_string(void)

{

cout << data << endl;

}

void main(void)

{

string title( "Учимся программировать на языке C++");

string lesson("Перегрузка операторов");

title.show_string() ;

title.str_append(" я учусь!");

itle.show_string();

lesson.show_string();

lesson.chr_minus('p') ;

lesson.show_string();

}

Как видите, программа использует функцию str_append для добавления символов к строковой переменной title. Программа также использует функцию chr_minus для удаления каждой буквы " р" из символьной строки lesson. В данном случае программа использует вызовы функции для выполнения этих операций. Однако, используя перегрузку операторов, программа может выполнять идентичные операции с помощью операторов плюс (+) и минус (-).

При перегрузке оператора используйте ключевое слово C++ operator вместе с прототипом и определением функции, чтобы сообщить компилятору C++, что класс будет использовать этот метод как оператор. Например, следующее определение класса использует ключевое слово operator, чтобы назначить операторы плюс и минус функциям str_append и chr_minus внутри класса string:

class string

{

public:

string(char *); // Конструктор

void operator +(char *);

void operator -(char); ----- Определение операторов класса void show_string(void);

private:

char data[256];

};

Как видите, класс перегружает операторы плюс и минус. Как уже упоминалось, когда класс перегружает оператор, он должен указать функцию, которая реализует операцию, соответствующую этому оператору. В случае оператора плюс определение такой функции становится следующим:

void string::operator +(char *str)

{

strcat(data, str);

}

Как видите, определение этой функции не содержит имени, поскольку здесь определяется перегруженный оператор класса. Для перегрузки оператора плюс программа не изменила обработку, которая осуществляется внутри функции (код этой функции идентичен коду предыдущей функции str_append). Вместо этого программа просто заменила имя функции ключевым словом operators соответствующим оператором. Следующая программа OPOVERLD.CPP иллюстрирует использование перегружаемых операторов плюс и минус:

#include <iostream.h>

#include <string.h>

#include <conio.h>

class string

{

public:

string(char *); // конструктор

void operator +(char *);

void operator -(char);

void show_string(void);

private:

char data[256] ;

};

string::string(char *str)

{

strcpy(data, str);

}

void string::operator +(char *str)

{

strcat(data, str);

}

void string::operator -(char letter)

{

char temp[256] ;

int i, j;

for (i = 0, j = 0; data[i]; i++)

if (data[i] != letter)

temp[j++] = data[i];

temp[j] = NULL;

strcpy(data, temp);

}

void string::show_string(void)

{

cout << data << endl;

}

void main(void)

{

clrscr();

string title( "Учимся програмироввать на C++");

string lesson("Перегрузка операторов");

title.show_string();

title + " я учусь!";

title.show_string() ;

lesson.show_string();

lesson - 'П';

lesson.show_string();

getch();

}

В данном случае синтаксис оператора законен, но немного непривычен. Обычно вы используете оператор плюс в выражении, которое возвращает результат, например, как в операторе some_str = title + "текст ";. Когда вы определяете оператор, C++ предоставляет вам полную свободу в отношении поведения оператора.

Заключение

Перегрузка операторов является очень полезной функцией так, как она позволяет вместо стандартных операторов исполнять действие необходимое разработчику. В качестве примера перегрузки операторов были перегружены операторы сложения и вычитания, которые использовались в качестве добавления и удаления строки или буквы.

перегрузка операторы язык программирование

Список использованных источников

Учимся программировать на языке C++. - В режиме доступа: http://1poet.ru/cplus/. Дата обращения: 20.12.10.

Уроки по С++ - В режиме доступа: http://www.programmersclub.ru/24/. Дата обращения: 20.12.10.

Язык C++. - В режиме доступа:

http://www.cap-design.ru/ccc/. Дата обращения: 20.12.10.

Размещено на Allbest.ru