Programmieren in C++ Überladen von Methoden und Operatoren

Transkript

1 Programmieren in C++ Überladen von Methoden und Operatoren

2 Inhalt Überladen von Methoden Überladen von Operatoren Implizite und explizite Konvertierungsoperatoren 7-2

3 Überladen von Methoden Signatur einer Methode besteht aus Namensraum bzw. Klasse Name Parameterliste Anzahl und Typen der Parameter Bezeichnung der Parameter ist irrelevant Rückgabetyp gehört nicht dazu alle Methoden müssen eine eindeutige Signatur haben mehrere Methoden dürfen aber den gleichen Namen haben Überladen von Methoden wenn mehrere Methoden im selben Namensraum bzw. Klasse denselben Namen, aber dennoch nicht die gleiche Signatur haben Beispiele verschiedene Konstruktoren mit unterschiedlichen Parameterlisten Methoden der Klasse Punkt2 (nächste Seite) 7-3

4 Beispiel zu Überladen von Methoden class Punkt2 { // instance variables double m_x, m_y, m_z; public: // constructor Punkt2() : m_x(0), m_y(0), m_z(0) { } // instance methods with overloading void move(double x, double y = 0, double z = 0); void move(double d[3]); void move(const Punkt2& p); }; Anwendung double array[] = { 5, 6, 7 }; Punkt2 p; // p = (0,0,0) p.move(2, 3, 4); // p = (2, 3, 4) p.move(array); // p = (7, 9, 11) p.move(p); // p = (14, 18, 22) 7-4

5 Operatoren überladen Motivation Problem folgender Programmcode wäre nett Complex c1(2, 4), c2(2, -4), c; c = c1 + c2/10; Addition (+), Subtraktion (-), Multiplikation (*), Division (/) sind nur für einfache Datentypen definiert Lösung Operatoren überladen anstatt der Definition von Methoden add(), subtract() usw. erlaubt kürzere und elegantere Schreibweise: z.b. infix anstatt präfix Beispiel Den Operator << kennen Sie sowohl als Ausgabeoperator für Streams als auch als Linksschiebe-Operator für ganze Zahlen 7-5

6 Grundregeln nur die üblichen C++-Operatoren dürfen überladen werden erlaubt new + % ~ > /= = <<= >= -- () delete - ^! += %= << == &&, [] new[] * & = -= ^= >>!= ->* delete[] / < *= &= >>= <= ++ -> nicht erlaubt..* ::?: es können keine neuen Operatoren definiert werden vorgegebene Vorrangregeln dürfen nicht verletzt werden mindestens ein Argument des Operators muss ein Objekt sein oder der Operator muss eine Instanzmethode sein damit wird verhindert, dass die Operatoren der einfachen Datentypen verändert werden 7-6

7 Operator als Funktionsaufruf 7-7

8 Globale binäre Operatoren mit RValue Vermeidung unnötiger temporärer Objekte (C++11) class Matrix; Matrix operator+(const Matrix& a, const Matrix& b); Matrix operator+(const Matrix& a, Matrix&& cd); Matrix operator+(matrix&& ab, const Matrix& c); Matrix operator+(matrix&& ab, Matrix&& cd); // a + b // a + c*d // a*b + c // a*b + c*d Matrix operator+(const Matrix& a, Matrix&& cd) { cd += a; return move(cd); } 7-8

9 Funktionale Schreibweise Funktionale Schreibweise ist erlaubt Ausgangsbeispiel könnte wie folgt geschrieben werden Complex c1(2, 4), c2(2, -4), c; c.operator=(operator+(c1, c2.operator/(10))); Gibt es noch andere gültige funktionale Schreibweisen? Falls ja, worin liegen die Unterschiede? Bemerkung zu den unären Inkrement- und Dekrement-Operatoren es kann zwischen Postfix- und Präfix-Notation unterschieden werden x++ muss also nicht zwingend das gleiche tun wie ++x 7-9

10 Index-Operator [] Rückgabe per Wert vs. Rückgabe per Referenz T operator[](int index) T& operator[](int index) Indexbereich absichern es sollte sichergestellt werden, dass nur innerhalb des erlaubten Bereichs auf die Daten zugegriffen werden assert verwenden (#include <cassert>)! 7-10

11 Zuweisungsoperator = impliziter Zuweisungsoperator wenn kein spezieller Zuweisungsoperator definiert ist, wird automatisch einer zur Verfügung gestellt (implizit generiert) der implizit generierte Zuweisungsoperator ruft für jedes Attribut eines Objektes den passenden Zuweisungsoperator auf bei einfachen Datentypen wird bitweise kopiert eigener Zuweisungsoperator in folgenden Situationen sinnvoll Zeiger auf Objekte verändert werden müssen (z.b. tiefe anstatt flache Kopie) Konstanten angepasst werden müssen Reihenfolge bei Erstellung von tiefen Kopien Speicherallokation Inhalt in den neuen Speicher kopieren Freigabe des vorher belegten Speichers Aktualisieren der Verwaltungsinformation (z.b. Grösse des Speichers) Zuweisungsoperator mit Move-Semantik anbieten (C++11) bei Zuweisungsoperator für tiefe Kopien auch einen Zuweisungsoperator mit Move- Semantik anbieten 7-11

12 Inkrement-Operator ++ Unterscheidung zwischen Präfix- und Postfix-Version T& operator++() // Einsatz: T x; ++x; Präfix-Semantik: gibt den aktualisierten Wert zurück T& operator++(int) // Einsatz: T y; y++; Postfix-Semantik: gibt den alten Wert von y zurück Einsatzmöglichkeiten des Inkrement-Operators im Zusammenhang mit einer Klasse Datum korrektes Weiterschalten zum nächsten Datum Iterator einer dynamischen Datenstruktur Dekrement-Operator analog zum Inkrement-Operator 7-12

13 Typumwandlungsoperator (T) Syntax operator T(); // T steht für einen beliebigen Datentyp kein Rückgabetyp und keine Parameter Wirkung erlaubt die implizite und explizite Konvertierung in den Typ T soll nur explizite Konvertierung möglich sein, dann braucht es das Schlüsselwort explicit (C++11) explicit operator T(); Einsatzgebiete wichtig: sehr sparsam einsetzen, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden nur natürliche Typkonvertierungen anbieten sinnvolles Beispiel: CVector::operator CMatrix() const; unsinniges Beispiel: CVector::operator CPerson() const; 7-13