boost中的operator及一些探讨

王朝other·作者佚名  2006-01-09
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在generic programming中,我们往往希望自己定义的type在行为上和C++内置的类型尽可能的相似,也就是说,可以参与各种各样的表达式运算而不会有阻碍。C++为我们提供强大的运算符重载机制也就是为了这个目的。不幸的是,重载运算符往往是一件枯燥无聊的事情,我们可以大致统计一下,要完全定一个type,我们需要重载的运算符:

算术运算:+, -, *, /, %, +=, -=, *=, /=, /, %=

比较运算:>, <, ==, !=, >=, <=

位运算:|, &, ^, |=, &=, ^=

自增自减:++, -- 它们放在变量前面和后面是不同的,这就是4个

……

这只是对于该type本身,如果你希望定义这个type和另外一个type的混合运算——例如你定义了一个复数,自然要定义它和int, double, float...之间的运算——那么你就要把上面的运算符再来上那么几次,注意,如果要实现可交换的运算(例如加法,乘法),重载数量还要乘以2……

实际上,我们可以发现,在通常情况下这些运算中的很多都是可以用其他的运算来达到的,例如

>= 可以是 >||=,当然也可以是 !< 等等。

除非你的type的表现比较奇怪(例如matrix的乘法不对称),否则只要实现了一些基本的运算符,其余的就可以用某种机制来自动实现了。boost在operator.hpp中提供了这种机制,它利用了C++强大的继承、模版和宏。

在下面的代码中,尽管没有直接定义MyInt的+和*操作,但是由于从additive和multiplicative派生,所以这些操作都被自动定义了,我们只需要定义+=和*=即可。

#include <boost/operators.hpp>

using namespace boost;

class MyInt

: additive<MyInt, int

, multiplicative<MyInt, int> >

{

public:

int i;

typedef MyInt self;

MyInt(){};

MyInt(const MyInt& mi)

{

i = mi.i;

}

self& operator+=(const int ii)

{

i += ii;

return *this;

}

self& operator*=(const int ii)

{

i *= ii;

return *this;

}

};

#include <iostream>

using namespace std;

void main()

{

MyInt i;

i.i = 10;

int j = 5;

MyInt k = i + j;

MyInt l = j + i;

MyInt m = i * j;

MyInt n = j * i;

}

对于比较和逻辑运算,也有相应的operator基类模版可以继承。值得注意的是继承它们的方法:

class MyInt

: additive<MyInt, int

, multiplicative<MyInt, int> >

这里不是直接的多继承,而是把multiplicative作为additive的第3个模版参数,而additive的实现中,是从第3个模版参数派生的(由于additive是通过macro来定义的,所以这里选了另一个相似的东西less_than_comparable2来作参照):

template <class T, class U, class B = ::boost::detail::empty_base>

struct less_than_comparable2 : B

换句话说,继承关系可以看成是这样的(实际上还有很多中间层次,这里省略):

::boost::detail::empty_base

^

mutiplicative

^

additive

^

MyInt

如果采用直接的多继承,也就是如果这样写,

class MyInt

: additive<MyInt, int>

, multiplicative<MyInt, int>

那么继承关系可能是这样的:

::boost::detail::empty_base ::boost::detail::empty_base

^ ^

mutiplicative additive

^ ^

MyInt

多出了一个empty_base,虽说empty_base是空的,这样做可能没有多大的消耗,但是在类层次复杂的时候,也许就会有比较大的浪费了。

 
 
 
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