經驗分享 從C到C++（三）
C++技術固然是很時髦的，許多C用戶都想在盡可能短的時間內為自己貼上C++的標簽。介紹C++的書很多，但只有那些已經僥幸入門的用戶才偶爾去翻翻，仍有不少在C++門口徘徊的流浪漢。
本文只針對C用戶，最好是一位很不錯的老用戶（譬如他在遇到最簡單的問題時都嘗試著使用指針），通過一些C和更好的C++（本文用的是Borland C++3.1版本）例程介紹有關C++的一些知識，讓讀者朋友們“淺入深出”，輕輕松松C to C++！
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)'
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;
- }
輸出結果：
- 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。
到這，本系列就給大家介紹完了。希望能夠對你有幫助。
