輕輕松松C to C++ （三）

4.函數模數(function template)

前面討論的重載機制用來實現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:

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

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:

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

作為模板參數表示了數據類型。在實際的調用中，編譯程序根據實際使用的數據類型產生相應的函數。如:

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

將得到編譯器正確的解釋。但以下的使用:

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

理所當然地會遭到編譯器的拒絕。
以上建立起來的Add)函數模板可以覆蓋前面所有的Add()函數，但再來看看以下語句:

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

同理，編譯器根據Add ()模板定制成:
c=(c1 +c2 };

這樣的結果是沒有定義的，計算機很容易對兩個復數的加法不知所措而大發牢騷:
Error: Illegal structure operation

既然計算機不喜歡這個作品，沒關系，我們為它再做一個函數就是了:

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

這個函數用以正確地作復數求和。奇怪得很，函數名居然還可以取為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“函數模板重置”。

在調用形式上，函數模板很類似于宏，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，它總有它的優點，譬如它可節省對象空間，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，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 ( )函數的調用讓人舒服得多。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:

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

這樣當出現。c1+ c2的形式時，表達式就會被賦予正當的含義。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，這不就是函數調用的形式了嗎？其中operator是C++的關鍵字。例如語句
y=--x;

將被譯作
y = operator--(x);

下面是一個求復數相反數的例子:

//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";
            }

假設complex的結構聲明包含在complex. h頭文件中，testl l將產生如下輸出:
c=(-1-2i)

'++'和'--'亦可進行重載:
complex operator++(complex& c);
complex operator-一(complex& c);
complex c;
c++;
--c;

‘++’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:
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參數僅作為標志使用，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z=x+y;被譯為z=operator+(x y);

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:
void*operator new (size_t size);
void operator delete (void*p);

其中size t是一個與實現有關的unsigned int類型。以下是它們的使用:
int*ip=new int;
delete ip;

當使用new分配一個TYPE類型的對象空間時，sizeof (TYPE)將作為第一參數引起new (size_t)函數的調用，如上new語句將被譯作:
ip=operator new (sizeof(int));

以下是重載的例子:

//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()函數聲明為static類型，以防止它們的重載對其它文件產生副作用。在未重載new、delete之前，系統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)。我曾經做過以下的嘗試:

//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);
            }

但后來編譯器證明了這種對基本數據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的數目，不能改變操作符的優先級。

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。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com