7.3 Пользовательские операции преобразования типа

Описанная во введении реализация комплексного числа является слишком

ограниченной, чтобы удовлетворить кого-нибудь, и ее надо расширить.

Делается простым повторением описаний того же вида, что уже были

применены:

class complex {

double re, im;

public:

complex(double r, double i) { re=r; im=i; }

friend complex operator+(complex, complex);

friend complex operator+(complex, double);

friend complex operator+(double, complex);

friend complex operator-(complex, double);

friend complex operator-(complex, double);

friend complex operator-(double, complex);

complex operator-(); // унарный -

friend complex operator*(complex, complex);

friend complex operator*(complex, double);

friend complex operator*(double, complex);

// ...

};

Имея такое определение комплексного числа, можно писать:

void f()

{

complex a(1,1), b(2,2), c(3,3), d(4,4), e(5,5);

a = -b-c;

b = c*2.0*c;

c = (d+e)*a;

}

Все-таки утомительно, как мы это только что делали для operator*()

писать для каждой комбинации complex и double свою функцию. Более

того, разумные средства для комплексной арифметики должны

предоставлять десятки таких функций (посмотрите, например, как

описан тип complex в <complex.h>).

7.3.1 Конструкторы

Вместо того, чтобы описывать несколько функций, можно описать

конструктор, который из параметра double создает complex:

class complex {

// ...

complex(double r) { re=r; im=0; }

};

Этим определяется как получить complex, если задан double. Это

традиционный способ расширения вещественной прямой до комплексной

плоскости.

Конструктор с единственным параметром не обязательно вызывать

явно:

complex z1 = complex(23);

complex z2 = 23;

Обе переменные z1 и z2 будут инициализироваться вызовом complex(23).

Конструктор является алгоритмом создания значения заданного типа.

Если требуется значение некоторого типа и существует строящий его

конструктор, параметром которого является это значение, то тогда

этот конструктор и будет использоваться. Так, класс complex можно

было описать следующим образом:

class complex {

double re, im;

public:

complex(double r, double i =0) { re=r; im=i; }

friend complex operator+(complex, complex);

friend complex operator*(complex, complex);

complex operator+=(complex);

complex operator*=(complex);

// ...

};

Все операции над комплексными переменными и целыми константами

с учетом этого описания становятся законными. Целая константа

будет интерпретироваться как комплексное число с мнимой частью,

равной нулю. Так, a=b*2 означает

a = operator*(b, complex( double(2), double(0) ) )

Новые версии операций таких, как + , имеет смысл определять только,

если практика покажет, что повышение эффективности за счет отказа

от преобразований типа стоит того. Например, если выяснится, что

операция умножения комплексной переменной на вещественную

константу является критичной, то к множеству операций можно

добавить operator*=(double):

class complex {

double re, im;

public:

complex(double r, double i =0) { re=r; im=i; }

friend complex operator+(complex, complex);

friend complex operator*(complex, complex);

complex& operator+=(complex);

complex& operator*=(complex);

complex& operator*=(double);

// ...

};

Операции присваивания типа *= и += могут быть очень полезными

для работы с пользовательскими типами, поскольку обычно запись

с ними короче, чем с их обычными "двойниками" * и + , а кроме того

они могут повысить скорость выполнения программы за счет

исключения временных переменных:

inline complex& complex::operator+=(complex a)

{

re += a.re;

im += a.im;

return *this;

}

При использовании этой функции не требуется временной переменной

для хранения результата, и она достаточно проста, чтобы транслятор

мог "идеально" произвести подстановку тела. Такие простые операции

как сложение комплексных тоже легко задать непосредственно:

inline complex operator+(complex a, complex b)

{

return complex(a.re+b.re, a.im+b.im);

}

Здесь в операторе return используется конструктор, что дает транслятору

ценную подсказку на предмет оптимизации. Но для более сложных

типов и операций, например таких, как умножение матриц, результат

нельзя задать как одно выражение, тогда операции * и + проще

реализовать с помощью *= и += , и они будут легче поддаваться

оптимизации:

matrix& matrix::operator*=(const matrix& a)

{

// ...

return *this;

}

matrix operator*(const matrix& a, const matrix& b)

{

matrix prod = a;

prod *= b;

return prod;

}

Отметим, что в определенной подобным образом операции не нужных

никаких особых прав доступа к классу, к которому она применяется,

т.е. эта операция не должна быть другом или членом этого класса.

Пользовательское преобразование типа применяется только в том

случае, если оно единственное($$7.3.3).

Построенный в результате явного или неявного вызова конструктора,

объект является автоматическим, и уничтожается при первой

возможности,- как правило сразу после выполнения оператора, в

котором он был создан.