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C++運算符重載轉換運算符

2008-06-01 02:07:18  編輯來源:互聯網  简体版  手機版  評論  字體: ||
 
  爲什麽需要轉換運算符? 大家知道對于內置類型的數據我們可以通過強制轉換符的使用來轉換數據,例如(int)2.1f;自定義類也是類型,那麽自定義類的對象在很多情況下也需要支持此操作,C++提供了轉換運算符重載函數,它使得自定義類對象的強轉換成爲可能。

  轉換運算符的生命方式比較非凡,方法如下:

  Operator 類名();

  轉換運算符的重載函數是沒有返回類型的,它和類的構造函數,析構函數一樣是不遵循函數有返回類型的規定的,他們都沒有返回值。

  下面我看一個例子,看看它是如何工作的:

  //例1

  

  //程序作者:管甯

  //站點:www.cndev-lab.com

  //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

  

  #include <iostream>

  using namespace std;

  

  class Test

  {

   public:

   Test(int a = 0)

   {

   cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl;

   Test::a = a;

   }

   Test(Test &temp)

   {

   cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl;

   Test::a = temp.a;

   }

   ~Test()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl;

   cin.get();

   }

   operator int()//轉換運算符

   {

   cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數!"<<this->a<<endl;

   return Test::a;

   }

   public:

   int a;

  };

  int main()

  {

   Test b(99);

   cout<<"b的內存地址"<<&b<<endl;

   cout<<(int)b<<endl;//強轉換

  

   system("pause");

  }

  在例子中我們利用轉換運算符將Test類的對象強轉換成了int類型並輸出,注重觀察轉換運算符函數的運行狀態,發現並沒有産生臨時對象,證實了它與普通函數並不相同,雖然它帶有return語句。

  在很多情況下,類的強轉換運算符還可以作爲類對象加運算重載函數使用,盡管他們的意義並不相同,下面的例子,就是利用轉換運算符,將兩個類對象轉換成int後,相加並創建臨時類對象,後再賦給另一個對象。

  代碼如下://例2

  

  //程序作者:管甯

  //站點:www.cndev-lab.com

  //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

  

  #include <iostream>

  using namespace std;

  

  class Test

  {

   public:

   Test(int a = 0)

   {

   cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl;

   Test::a = a;

   }

   Test(Test &temp)

   {

   cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl;

   Test::a = temp.a;

   }

   ~Test()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl;

   cin.get();

   }

   operator int()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl;

   return Test::a;

   }

   public:

   int a;

  };

  int main()

  {

   Test a(100),b(100),c;

   cout<<"a的內存地址"<<&a<<" b的內存地址"<<&b<<endl;

   c=Test((int)a+(int)b);//顯示式轉換

  

   //c=a+b;//隱式轉換

   cout<<"c的內存地址"<<&c<<endl;

   cout<<c.a<<endl;

   system("pause");

  }

  代碼中的c=a+b;屬于隱式轉換,它的實現過程與c=Test((int)a+(int)b);完全相同。

  運行結果如下圖示(注重觀察內存地址,觀察構造與析構過程,執行過程圖中有解釋):

C++運算符重載轉換運算符


  當一個類含有轉換運算符重載函數的時候,有時候會破壞C++原有規則,導致運算效率降低,這一點不得不注重。

  示例如下:

  //例3

  

  //程序作者:管甯

  //站點:www.cndev-lab.com

  //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

  

  #include <iostream>

  using namespace std;

  

  class Test

  {

   public:

   Test(int a = 0)

   {

   cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl;

   Test::a = a;

   }

   Test(Test &temp)

   {

   cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl;

   Test::a = temp.a;

   }

   ~Test()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl;

   cin.get();

   }

   operator int()//轉換運算符,去掉則不會調用

   {

   cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl;

   return Test::a;

   }

   public:

   int a;

  };

  int main()

  

   {

   Test b=Test(99);//注重這裏

   cout<<"b的內存地址"<<&b<<endl;

   cout<<b.a<<endl;

   system("pause");

  }

  按照C++對無名對象的約定,Test b=Test(99);C++是會按照Test b(99);來處理的,可是由于轉換運算符的加入,導致這一規律被破壞,系統會「錯誤的」認爲你是要給對象賦值,所以系統首先利用Test(99)創建一個臨時對象用于賦值過程使用,可是恰恰系統又沒有使用自動提供的賦值運算重載函數去處理,因爲發現b對象並未構造,轉而又不得不將開始原本用于賦值而創建的臨時對象再次的強轉換爲int類型,提供給b對象進行構造,可見中間的創建臨時對象和載入轉換運算符函數的過程完全是多余,讀者對此例要認真解讀,充分理解。

  運行結果如下圖所示(運行過程的解釋見圖):

C++運算符重載轉換運算符


  由于類的轉換運算符與類的運算符重載函數,在某些地方上使用的時候,有功能相似的地方,假如兩者都存在于類中,那麽雖然運行結果正確,但其運行過程會出現一些意向不到的步驟,導致程序運行效率降低。

  下面的例子就是這個情況,代碼如下://例4

  

  //程序作者:管甯

  //站點:www.cndev-lab.com

  //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

  

  #include <iostream>

  using namespace std;

  

  class Test

  {

   public:

   Test(int a = 0)

   {

   cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl;

   Test::a = a;

   }

   Test(Test &temp)

   {

   cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl;

   Test::a = temp.a;

   }

   ~Test()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl;

   cin.get();

   }

   Test operator +(Test& temp2)

   {

   cout<<this<<""<<&temp2<<"載入加運算符重載函數!"<<endl;

  

   Test result(this->a+temp2.a);

   return result;

   }

   operator int()

   {

   cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl;

   return Test::a;

   }

   public:

   int a;

  };

  int main()

  {

   Test a(100),b(100);

   cout<<"a的內存地址:"<<&a<<" b的內存地址:"<<&b<<endl;

   Test c=a+b;

   cout<<"c的內存地址:"<<&c<<endl;

   cout<<c.a<<endl;

   system("pause");

  }

  運行過程見下圖。

C++運算符重載轉換運算符


  從圖中我們可以清楚的看到,不必要的運算過程被執行,導致開銷增大,讀者在理解此例的時候要格外小心!

  現在總結一下轉換運算符的優點與缺點:

  優點:在不提供帶有類對象參數的運算符重載函數的情況下,轉換運算符重載函數可以將類對象轉換成需要的類型,然後進行運算,最後在構造成類對象,這一點和類的運算符重載函數有相同的功效。(例2就是這種情況)

  缺點:假如一個類只有轉換運算符重載函數,而沒有真正意義上運算符重載函數,當用轉換運算符重載函數替代運算符重載函數,進行工作的時候,就會讓程序的可讀性降低,歪曲了運算符操作的真正含義。(例2中的c=a+b;//隱式轉換,就是例子,事實上a+b的作用只是對返回的整型數據進行了加運算,而對象賦值的操作是系統隱式的幫大家轉換成了c=Test(a+b)。)

  最後我們來說一下,多路徑轉換的多義性問題,多義性問題一直是C++編程中輕易忽視的問題,但它的確是不容小視,當問題隱藏起來的時候你不會發覺,一旦觸發麻煩就來了。

  類的轉換構造函數與類的轉換運算符重載函數是互逆的。(例3中的Test(int a = 0)是將int類型的數據轉換構造成Test類對象,而operator int()則是將Test類對象轉換成int類型數據)

  但是當他們是出現在兩個不同的類中,對于一個類對象轉換來說,同時擁有兩種近似的轉換途徑的時候,多義性的問題就暴露出來,導致編譯出錯。

  下例就是這個狀態:

  //程序作者:管甯

  //站點:www.cndev-lab.com

  //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

  

  #include <iostream>

  using namespace std;

  class B;

  class A

  {

   public:

   A(B &);//轉換構造函數,他的作用是用B類對象構造A類對象

   void Edita(int temp)

   {

   A::a=temp;

   }

  

   public:

   int a;

  };

  class B

  {

   public:

   B(int a=0)

   {

   B::a=a;

   }

   int Ra()

   {

   return B::a;

   }

   operator A()//轉換運算符重載函數,他的作用則是將B類對象轉換成A類對象

   {

   return *this;

   }

   PRotected:

   int a;

  };

  A::A(B &temp)

  {

   cout<<this<<""<<&temp<<endl;

   A::a=temp.Ra();

  }

  void tp(A temp)

  {

  

  }

  int main()

  {

   B BT(100);

   A at=A(bt);

   //tp(bt);//錯誤,多義性問題,系統不知道如何選擇,是選擇A(B &)轉化構造好呢?還是選擇B::operator A()進行轉換好呢?

   tp(A::A(bt));//顯示的處理可以消除多義性問題

   system("pause");

  }

  代碼中的A at=A(bt);運行正常,因爲系統發現對象at還未構造,所以優先選取了A類的轉換構造函數處理了,沒有産生二義性問題。

  但是代碼中的tp(bt);編譯錯誤,這是因爲函數tp的參數要求的是一個A類對象,而我們給他的則是一個B類對象,而在A類與B類中都有一個類似的操作,可以將B類對象轉換成A類對象,系統不知道是選取A類的轉換構造函數進行構造處理,還是選擇B類中的轉換運算符號重載函數處理,系統拒絕從他們兩個中選一個,所以編譯錯誤。

  我們修改tp(bt)爲tp(A::A(bt));編譯正常,因爲我們顯式的明確的告訴系統應該使用A類的轉換構造函數處理,所以,顯式的告訴計算機應該如何處理數據,通常可以解決多義性問題。
 
  爲什麽需要轉換運算符?  大家知道對于內置類型的數據我們可以通過強制轉換符的使用來轉換數據,例如(int)2.1f;自定義類也是類型,那麽自定義類的對象在很多情況下也需要支持此操作,C++提供了轉換運算符重載函數,它使得自定義類對象的強轉換成爲可能。  轉換運算符的生命方式比較非凡,方法如下:    Operator 類名();   轉換運算符的重載函數是沒有返回類型的,它和類的構造函數,析構函數一樣是不遵循函數有返回類型的規定的,他們都沒有返回值。   下面我看一個例子,看看它是如何工作的: //例1 //程序作者:管甯 //站點:www.cndev-lab.com //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者 #include <iostream> using namespace std; class Test { public: Test(int a = 0) { cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl; Test::a = a; } Test(Test &temp) { cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl; Test::a = temp.a; } ~Test() { cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl; cin.get(); } operator int()//轉換運算符 { cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數!"<<this->a<<endl; return Test::a; } public: int a; }; int main() { Test b(99); cout<<"b的內存地址"<<&b<<endl; cout<<(int)b<<endl;//強轉換 system("pause"); }   在例子中我們利用轉換運算符將Test類的對象強轉換成了int類型並輸出,注重觀察轉換運算符函數的運行狀態,發現並沒有産生臨時對象,證實了它與普通函數並不相同,雖然它帶有return語句。   在很多情況下,類的強轉換運算符還可以作爲類對象加運算重載函數使用,盡管他們的意義並不相同,下面的例子,就是利用轉換運算符,將兩個類對象轉換成int後,相加並創建臨時類對象,後再賦給另一個對象。   代碼如下://例2 //程序作者:管甯 //站點:www.cndev-lab.com //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者 #include <iostream> using namespace std; class Test { public: Test(int a = 0) { cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl; Test::a = a; } Test(Test &temp) { cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl; Test::a = temp.a; } ~Test() { cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl; cin.get(); } operator int() { cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl; return Test::a; } public: int a; }; int main() { Test a(100),b(100),c; cout<<"a的內存地址"<<&a<<" b的內存地址"<<&b<<endl; c=Test((int)a+(int)b);//顯示式轉換 //c=a+b;//隱式轉換 cout<<"c的內存地址"<<&c<<endl; cout<<c.a<<endl; system("pause"); }   代碼中的c=a+b;屬于隱式轉換,它的實現過程與c=Test((int)a+(int)b);完全相同。   運行結果如下圖示(注重觀察內存地址,觀察構造與析構過程,執行過程圖中有解釋): [url=/bbs/detail_1785399.html][img]http://image.wangchao.net.cn/it/1323423594100.gif[/img][/url]   當一個類含有轉換運算符重載函數的時候,有時候會破壞C++原有規則,導致運算效率降低,這一點不得不注重。   示例如下: //例3 //程序作者:管甯 //站點:www.cndev-lab.com //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者 #include <iostream> using namespace std; class Test { public: Test(int a = 0) { cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl; Test::a = a; } Test(Test &temp) { cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl; Test::a = temp.a; } ~Test() { cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl; cin.get(); } operator int()//轉換運算符,去掉則不會調用 { cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl; return Test::a; } public: int a; }; int main() { Test b=Test(99);//注重這裏 cout<<"b的內存地址"<<&b<<endl; cout<<b.a<<endl; system("pause"); }   按照C++對無名對象的約定,Test b=Test(99);C++是會按照Test b(99);來處理的,可是由于轉換運算符的加入,導致這一規律被破壞,系統會「錯誤的」認爲你是要給對象賦值,所以系統首先利用Test(99)創建一個臨時對象用于賦值過程使用,可是恰恰系統又沒有使用自動提供的賦值運算重載函數去處理,因爲發現b對象並未構造,轉而又不得不將開始原本用于賦值而創建的臨時對象再次的強轉換爲int類型,提供給b對象進行構造,可見中間的創建臨時對象和載入轉換運算符函數的過程完全是多余,讀者對此例要認真解讀,充分理解。   運行結果如下圖所示(運行過程的解釋見圖): [url=/bbs/detail_1785399.html][img]http://image.wangchao.net.cn/it/1323423594279.gif[/img][/url]   由于類的轉換運算符與類的運算符重載函數,在某些地方上使用的時候,有功能相似的地方,假如兩者都存在于類中,那麽雖然運行結果正確,但其運行過程會出現一些意向不到的步驟,導致程序運行效率降低。   下面的例子就是這個情況,代碼如下://例4 //程序作者:管甯 //站點:www.cndev-lab.com //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者 #include <iostream> using namespace std; class Test { public: Test(int a = 0) { cout<<this<<":"<<"載入構造函數!"<<a<<endl; Test::a = a; } Test(Test &temp) { cout<<"載入拷貝構造函數!"<<endl; Test::a = temp.a; } ~Test() { cout<<this<<":"<<"載入析構函數!"<<this->a<<endl; cin.get(); } Test operator +(Test& temp2) { cout<<this<<""<<&temp2<<"載入加運算符重載函數!"<<endl; Test result(this->a+temp2.a); return result; } operator int() { cout<<this<<":"<<"載入轉換運算符函數的內存地址:"<<this->a<<endl; return Test::a; } public: int a; }; int main() { Test a(100),b(100); cout<<"a的內存地址:"<<&a<<" b的內存地址:"<<&b<<endl; Test c=a+b; cout<<"c的內存地址:"<<&c<<endl; cout<<c.a<<endl; system("pause"); }   運行過程見下圖。 [url=/bbs/detail_1785399.html][img]http://image.wangchao.net.cn/it/1323423594410.gif[/img][/url]   從圖中我們可以清楚的看到,不必要的運算過程被執行,導致開銷增大,讀者在理解此例的時候要格外小心! 現在總結一下轉換運算符的優點與缺點:   優點:在不提供帶有類對象參數的運算符重載函數的情況下,轉換運算符重載函數可以將類對象轉換成需要的類型,然後進行運算,最後在構造成類對象,這一點和類的運算符重載函數有相同的功效。(例2就是這種情況)   缺點:假如一個類只有轉換運算符重載函數,而沒有真正意義上運算符重載函數,當用轉換運算符重載函數替代運算符重載函數,進行工作的時候,就會讓程序的可讀性降低,歪曲了運算符操作的真正含義。(例2中的c=a+b;//隱式轉換,就是例子,事實上a+b的作用只是對返回的整型數據進行了加運算,而對象賦值的操作是系統隱式的幫大家轉換成了c=Test(a+b)。)   最後我們來說一下,多路徑轉換的多義性問題,多義性問題一直是C++編程中輕易忽視的問題,但它的確是不容小視,當問題隱藏起來的時候你不會發覺,一旦觸發麻煩就來了。   類的轉換構造函數與類的轉換運算符重載函數是互逆的。(例3中的Test(int a = 0)是將int類型的數據轉換構造成Test類對象,而operator int()則是將Test類對象轉換成int類型數據) 但是當他們是出現在兩個不同的類中,對于一個類對象轉換來說,同時擁有兩種近似的轉換途徑的時候,多義性的問題就暴露出來,導致編譯出錯。   下例就是這個狀態: //程序作者:管甯 //站點:www.cndev-lab.com //所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者 #include <iostream> using namespace std; class B; class A { public: A(B &);//轉換構造函數,他的作用是用B類對象構造A類對象 void Edita(int temp) { A::a=temp; } public: int a; }; class B { public: B(int a=0) { B::a=a; } int Ra() { return B::a; } operator A()//轉換運算符重載函數,他的作用則是將B類對象轉換成A類對象 { return *this; } PRotected: int a; }; A::A(B &temp) { cout<<this<<""<<&temp<<endl; A::a=temp.Ra(); } void tp(A temp) { } int main() { B BT(100); A at=A(bt); //tp(bt);//錯誤,多義性問題,系統不知道如何選擇,是選擇A(B &)轉化構造好呢?還是選擇B::operator A()進行轉換好呢? tp(A::A(bt));//顯示的處理可以消除多義性問題 system("pause"); }   代碼中的A at=A(bt);運行正常,因爲系統發現對象at還未構造,所以優先選取了A類的轉換構造函數處理了,沒有産生二義性問題。   但是代碼中的tp(bt);編譯錯誤,這是因爲函數tp的參數要求的是一個A類對象,而我們給他的則是一個B類對象,而在A類與B類中都有一個類似的操作,可以將B類對象轉換成A類對象,系統不知道是選取A類的轉換構造函數進行構造處理,還是選擇B類中的轉換運算符號重載函數處理,系統拒絕從他們兩個中選一個,所以編譯錯誤。   我們修改tp(bt)爲tp(A::A(bt));編譯正常,因爲我們顯式的明確的告訴系統應該使用A類的轉換構造函數處理,所以,顯式的告訴計算機應該如何處理數據,通常可以解決多義性問題。
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