C++11——重載操作與轉(zhuǎn)換

function類模版

function是一個模版肢预。與我們使用的其他模版一樣,當我們創(chuàng)建一個function類型時我們必須指定額外的信息洼哎。在這種情況下烫映,該信息是該特定function類型可以表示的對象的調(diào)用簽名。與其他模板一樣噩峦,我們在尖括號內(nèi)指定類型:

Code:
    function<int(int, int)>

這里我們聲明了一個function類型锭沟,它可以表示返回int結(jié)果并具有兩個int參數(shù)的可調(diào)用對象。我們可以使用該類型來表示任何桌面計算器類型:

Code:
    function<int(int, int)> f1 = add;    // function pointer
    function<int(int, int)> f2 = div();  // object of a function-object class
    function<int(int, int)> f3 = [](int  i, int j) // lambda
                                  { return i * j; };

    cout << f1(4,2) << endl; // prints 6
    cout << f2(4,2) << endl; // prints 2
    cout << f3(4,2) << endl; // prints 8

我們可以很容易地使用function類模版和map容器建立一個函數(shù)表(function table:容器识补,通常是mapvector族淮,包含可以調(diào)用的值,如函數(shù)凭涂。):

Code:
    // table of callable objects corresponding to each binary operator
    // all the callables must take two ints and return an int
    // an element can be a function pointer, function object, or lambda
    map<string, function<int(int, int)>> binops;

我們可以將每個可調(diào)用對象(無論是函數(shù)指針祝辣,lambda還是函數(shù)對象)添加到此map

Code:
    map<string, function<int(int, int)>> binops = {
        {"+", add},      // function pointer
        {"-", std::minus<int>()},  // library function object
        {"/",  div()},   // user-defined function object
        {"*", [](int i, int j) { return i * j; }},  // unnamed lambda
        {"%", mod} };    // named lambda object

我們的map有五個元素。盡管底層可調(diào)用對象的類型彼此不同切油,但是我們可以將這些不同的類型存儲在相同的function<int(int, int)>類型中蝙斜。
像往常一樣,當我們索引map時澎胡,我們得到對相關(guān)值的引用孕荠。當我們索引binops時,我們得到一個類型為function的對象的引用攻谁。函數(shù)類型會重載調(diào)用操作符稚伍。該調(diào)用運算符獲取自己的參數(shù)并將它們傳遞給其存儲的可調(diào)用對象:

Code:
    binops["+"](10, 5); // calls add(10, 5)
    binops["-"](10, 5); // uses the call operator of the minus<int> object
    binops["/"](10, 5); // uses the call operator of the div object
    binops["*"](10, 5); // calls the lambda function object
    binops["%"](10, 5); // calls the lambda function object

這里我們調(diào)用存儲在binops中的每個操作。在第一次調(diào)用中戚宦,我們返回的元素包含一個指向我們的add函數(shù)的函數(shù)指針个曙。調(diào)用binops["+"](10, 5)實際上是使用該指針調(diào)用add,并將10和5傳遞給它阁苞。在下一個調(diào)用中binops["-"]困檩,將返回一個存儲類型為std::minus<int>的函數(shù)。我們稱之為對象的調(diào)用操作符那槽,依此類推。
我們不能(直接)將重載函數(shù)的名稱存儲在function類型的對象中:

Code:
    int add(int i, int j) { return i + j; }
    Sales_data add(const Sales_data&, const Sales_data&);
    map<string, function<int(int, int)>> binops;
    binops.insert( {"+", add} );   // error: which add?

解決歧義的一種方法是存儲函數(shù)指針而不是函數(shù)的名稱:

Code:
    int (*fp)(int,int) = add;   // pointer to the version of add that takes two ints
    binops.insert( {"+", fp} ); // ok: fp points to the right version of add

或者等舔,我們可以使用lambda消除歧義:

Code:
    // ok: use a lambda to disambiguate which version of add we want to use
    binops.insert( {"+", [](int a, int b) {return add(a, b);} } );

lambda主體內(nèi)部的調(diào)用傳遞兩個int骚灸。該調(diào)用只能與接受兩個intadd版本匹配,因此這是在執(zhí)行l(wèi)ambda時調(diào)用的函數(shù)慌植。
新庫中的function類與名為unary_functionbinary_function的類無關(guān)甚牲,這些類是早期版本的庫的一部分义郑。這些類已被更通用的bind函數(shù)棄用。
關(guān)于function類模板的更多信息可參考std::function丈钙。

explicit轉(zhuǎn)換運算符

在實踐中非驮,類很少提供轉(zhuǎn)換運算符。實際上編譯器為我們提供的自動轉(zhuǎn)換很容易產(chǎn)生意想不到的結(jié)果雏赦。而在實際工作中劫笙,類定義到bool的轉(zhuǎn)換并不少見。
在早期版本中星岗,想要定義到bool的轉(zhuǎn)換的類面臨一個問題:因為bool是算術(shù)類型填大,所以轉(zhuǎn)換為bool的類類型對象可以在任何需要算術(shù)類型的上下文中使用。這種轉(zhuǎn)換可能以令人驚訝的方式發(fā)生俏橘。特別是允华,如果istream有一個到bool類型的轉(zhuǎn)換,則以下代碼將成功編譯:

Code:
    int i = 42;
    cin << i; // this code would be legal if the conversion to bool were not explicit!

該程序嘗試在輸入流上使用輸出運算符寥掐。沒有<<istream定義靴寂,因此該代碼幾乎可以肯定是錯誤的。但是召耘,此代碼可以使用bool轉(zhuǎn)換運算符將cin轉(zhuǎn)換為bool榨汤。然后,生成的bool值將提升為int怎茫,并用作內(nèi)置版本的左移運算符的左側(cè)操作數(shù)收壕。提升的bool值(1或0)將向左移位42個位置。
為防止此類問題轨蛤,新標準引入了explicit轉(zhuǎn)換運算符:

Code:
    class SmallInt {
    public:
        // the compiler won't automatically apply this conversion
        explicit operator int() const { return val; }
        // other members as before
    };

explicit構(gòu)造函數(shù)一樣蜜宪,編譯器不會使用explicit轉(zhuǎn)換運算符進行隱式轉(zhuǎn)換:

Code:
    SmallInt si = 3;    // ok: the SmallInt constructor is not explicit
    si + 3;   // error: implicit is conversion required, but operator int is explicit
    static_cast<int>(si) + 3; // ok: explicitly request the conversion

如果轉(zhuǎn)換運算符是explicit的,我們?nèi)匀豢梢赃M行轉(zhuǎn)換祥山。但是圃验,我們必須通過一個強制轉(zhuǎn)換來顯式地這樣做。
例外情況是編譯器將對用作條件的表達式應(yīng)用顯式轉(zhuǎn)換缝呕。也就是說澳窑,將隱式使用顯式轉(zhuǎn)換來轉(zhuǎn)換用作:

  1. ifwhiledo語句的條件供常。
  2. for語句頭中的條件表達式摊聋。
  3. 邏輯NOT(!),OR(||)或AND(&&)運算符的操作數(shù)栈暇。
  4. 條件(?:)運算符中的條件表達式

在早期版本的庫中麻裁,IO類型定義了轉(zhuǎn)換為void *。他們這樣做是為了避免上述各種問題。在新標準下煎源,IO庫定義了對boolexplicit轉(zhuǎn)換色迂。
每當我們在條件中使用流對象時,我們使用為IO類型定義的運算符bool手销。 例如:

Code:
    while (std::cin >> value)

while中的條件執(zhí)行輸入操作符歇僧,該操作符讀入值并返回cin。為了評估條件锋拖,cinistream operator bool轉(zhuǎn)換函數(shù)隱式轉(zhuǎn)換诈悍。如果cin的條件狀態(tài)為good,則該函數(shù)返回true姑隅,否則返回false写隶。
注:轉(zhuǎn)換為bool通常用于條件。因此讲仰,operator bool通常應(yīng)該被定義為explicit慕趴。

參考文獻

[1] Lippman S B , Josée Lajoie, Moo B E . C++ Primer (5th Edition)[J]. 2013.

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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