轻轻松松C to C++ （三）

接上一篇

4.函数模数(function template)

前面讨论的重载机制用来实现求和操作并不受欢迎，这仿佛还不是C++的风格，例如用户需要求两个其它类型(如字符型)对象的和:
Add ('a' ’b’);

它必须再为之准备一个版本，尽管其名字和代码还是那副样子:

char Add (char a char b)
{
return a + b;
}

这样无聊的工作会让灰心的用户开始怀念起古老的“宏”。然而，更先进的东西一一模板，却可以很方便地解决以上问题:

template <class TYPE>
TYPE Add (TYPE a TYPE b)
{
return a + b;
};

作为模板参数表示了数据类型。在实际的调用中，编译程序根据实际使用的数据类型产生相应的函数。如:

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

将得到编译器正确的解释。但以下的使用:

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

理所当然地会遭到编译器的拒绝。
以上建立起来的Add)函数模板可以覆盖前面所有的Add()函数，但再来看看以下语句:

struct COMPLEX {float r; float i;};
typedef struct COMPLEX complex;
complex c1 c2;
complex c=Add(cl c2);

同理，编译器根据Add ()模板定制成:
c=(c1 +c2 };

这样的结果是没有定义的，计算机很容易对两个复数的加法不知所措而大发牢骚:
Error: Illegal structure operation

既然计算机不喜欢这个作品，没关系，我们为它再做一个函数就是了:

complex Add(complex c1 complex c2)
{
complex c;
c. r=c1. r+c2. r;
c. i=c1. i+ c2. i;
return c;
}

这个函数用以正确地作复数求和。奇怪得很，函数名居然还可以取为Add，而不用担心任何冲突。对这种情形也有很好的说法，C++称之为“函数模板重置”。

在调用形式上，函数模板很类似于宏，但它同时具有类型检查。更普遍的，模板也可以应用于类中。

至此，对抗#define之战已快接近尾声，然而这似乎永远不得结束。宏就是宏，它总有它的优点，譬如它可节省对象空间，你无法阻止有些C++用户仍喜爱它。

5.操作符重载(operator overload)

我还要声明的是，前面定义的Add()函数，特别是为complex定做的那个，仍然是值得鄙弃的。它们虽然都能正常工作，但仍不是C++常用的风格。既然是求和，我们会更倾向于表达方式“complex c = c1 +c2;”而不是“complex c =Add(cl c2);”。

操作符’+’的使用要比Add ( )函数的调用让人舒服得多。C++中你完全可以摒弃所谓的“模板重置”，而直接对操作符’+’进行重载:

complex operator+(complex c1 complex c2)
{
complex c;
c.r=cl.r+c2. r;
c. i=cl.i+c2. i;
}

这样当出现。c1+ c2的形式时，表达式就会被赋予正当的含义。以下分述一些常见操作符的重载:

(1)单目操作符的重载:

设@为一个单目运算符，则@x和x@都被解释成operator @(x)。

瞧，这不就是函数调用的形式了吗？其中operator是C++的关键字。例如语句
y=--x;

将被译作
y = operator--(x);

下面是一个求复数相反数的例子:

//test11. cpp
#include <iostream.h>
#include "complex.h"
complex operator - (complex c)
{
       c.r = -c.r;
       c.i = -c.i;
       return c;
}
void main()
{
       complex c={1.0 2.0};
       c= -c;
       cout<<"c=(" <<c.r<<''<< c.i <<"i)\n";
}

假设complex的结构声明包含在complex. h头文件中，testl l将产生如下输出:
c=(-1-2i)

'++'和'--'亦可进行重载:
complex operator++(complex& c);
complex operator-一(complex& c);
complex c;
c++;
--c;

‘++’和’--’是一对怪东西，它们既可以作前缀，又可以作后缀。不过，以下形式的定义只适用于‘++’和’--’的后缀用法:
complex operator++(complex&c int);
complex operator--(complex&c int);
complex c;
c++;//ok
++c; //error. Illegal structure operation
c++(0); //error: Call of nonfunction

注意:其中操作int参数仅作为标志使用，而无其它含义。

(2)双目操作符的重载

设@为一个双目操作符，x@ y被解释成:
operator@(x y)

例如语句z=x+y;被译为z=operator+(x y);

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

(3)new delete的重载
new delete也可以被重载(别看它们那样神秘)，它们通常采取的声明形式如下:
void*operator new (size_t size);
void operator delete (void*p);

其中size t是一个与实现有关的unsigned int类型。以下是它们的使用:
int*ip=new int;
delete ip;

当使用new分配一个TYPE类型的对象空间时，sizeof (TYPE)将作为第一参数引起new (size_t)函数的调用，如上new语句将被译作:
ip=operator new (sizeof(int));

以下是重载的例子:

//test12.cpp
#include <alloc.h>
#include <iostream.h>
#include "complex.h"
static void * operator new (size_t size)
{
       cout << size << " byte(s) allocated! \n";
       return malloc(size);
}
 
static void operator delete (void *p)
{
       free(p);
       cout<<"memory block returned! \n";
}
 
void main()
{
       int *ip = new int(10);
       complex *cp = new complex;
       float * fp = new float[10];
      delete [] fp;
       delete cp;
       delete ip;
}
 
4 byte(s) allocated!
8 byte(s) allocated!
40 byte(s) allocated!
memory block returned!
memory block returned!
memory block returned!

在这例子中，malloc()与free()被重新拾起，替代了new delete的功能。同时，new () delete()函数声明为static类型，以防止它们的重载对其它文件产生副作用。在未重载new、delete之前，系统会使用缺省的那一份new delete版本。

操作符重载是一张最令你自豪的Ace，但必须记住它仍具有以下限制:

①操作符重载要求操作对象至少有一个是类对象(类只是结构的一个广义概念)。我曾经做过以下的尝试:

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

但后来编译器证明了这种对基本数据类型的多情是愚蠢的。

②不可以构造新操作符，也不能改变操作符操作参数的数目，不能改变操作符的优先级。

③操作符的含义应尽量忠实于操作符的原义，这不是一条严格的规则，但是一条很好的忠告。譬如，当你将complex的’!’操作定义成机器重新启动的代码，虽然C++没有理由阻拦你，但这样不好。