C++運算符重載轉(zhuǎn)換運算符

2019-11-17 05:01:38

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供稿：網(wǎng)友

　　為什么需要轉(zhuǎn)換運算符？　大家知道對于內(nèi)置類型的數(shù)據(jù)我們可以通過強(qiáng)制轉(zhuǎn)換符的使用來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，例如(int)2.1f;自定義類也是類型，那么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(zhuǎn)換運算符重載函數(shù),它使得自定義類對象的強(qiáng)轉(zhuǎn)換成為可能。
　轉(zhuǎn)換運算符的生命方式比較非凡，方法如下：

　　　Operator 類名();

　　轉(zhuǎn)換運算符的重載函數(shù)是沒有返回類型的，它和類的構(gòu)造函數(shù)，析構(gòu)函數(shù)一樣是不遵循函數(shù)有返回類型的規(guī)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:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)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(gòu)造函數(shù)!"<<a<<endl;
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        {
            cout<<"載入拷貝構(gòu)造函數(shù)!"<<endl;
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入析構(gòu)函數(shù)!"<<this->a<<endl;
            cin.get();
        }
        operator int()//轉(zhuǎn)換運算符
        {
            cout<<this<<"："<<"載入轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)!"<<this->a<<endl;
            return Test::a;
        }
    public:
        int a;
};
int main()
{
    Test b(99);
    cout<<"b的內(nèi)存地址"<<&b<<endl;
    cout<<(int)b<<endl;//強(qiáng)轉(zhuǎn)換

    system("pause");
}　　在例子中我們利用轉(zhuǎn)換運算符將Test類的對象強(qiáng)轉(zhuǎn)換成了int類型并輸出，注重觀察轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)并沒有產(chǎn)生臨時對象，證實了它與普通函數(shù)并不相同，雖然它帶有return語句。　　在很多情況下，類的強(qiáng)轉(zhuǎn)換運算符還可以作為類對象加運算重載函數(shù)使用，盡管他們的意義并不相同，下面的例子，就是利用轉(zhuǎn)換運算符，將兩個類對象轉(zhuǎn)換成int后，相加并創(chuàng)建臨時類對象，后再賦給另一個對象。

　　代碼如下：//例２

//程序作者:管寧
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//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請務(wù)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(gòu)造函數(shù)!"<<a<<endl;
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        {
            cout<<"載入拷貝構(gòu)造函數(shù)!"<<endl;
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入析構(gòu)函數(shù)!"<<this->a<<endl;
            cin.get();
        }
        operator int()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)的內(nèi)存地址："<<this->a<<endl;
            return Test::a;
        }
    public:
    int a;
};
int main()
{
    Test a(100),b(100),c;
    cout<<"a的內(nèi)存地址"<<&a<<"  b的內(nèi)存地址"<<&b<<endl;
    c=Test((int)a+(int)b);//顯示式轉(zhuǎn)換

    //c=a+b;//隱式轉(zhuǎn)換
    cout<<"c的內(nèi)存地址"<<&c<<endl;
    cout<<c.a<<endl;
    system("pause");
}　　代碼中的c=a+b;屬于隱式轉(zhuǎn)換，它的實現(xiàn)過程與c=Test((int)a+(int)b);完全相同。

　　運行結(jié)果如下圖示（注重觀察內(nèi)存地址，觀察構(gòu)造與析構(gòu)過程，執(zhí)行過程圖中有解釋）： C++運算符重載轉(zhuǎn)換運算符

　　當(dāng)一個類含有轉(zhuǎn)換運算符重載函數(shù)的時候，有時候會破壞C++原有規(guī)則，導(dǎo)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:管寧
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#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            cout<<this<<"："<<"載入構(gòu)造函數(shù)!"<<a<<endl;
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        {
            cout<<"載入拷貝構(gòu)造函數(shù)!"<<endl;
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入析構(gòu)函數(shù)!"<<this->a<<endl;
            cin.get();
        }
        operator int()//轉(zhuǎn)換運算符,去掉則不會調(diào)用
        {
            cout<<this<<"："<<"載入轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)的內(nèi)存地址："<<this->a<<endl;
            return Test::a;
        }
    public:
    int a;
};
int main()

{
    Test b=Test(99);//注重這里
    cout<<"b的內(nèi)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(zhuǎn)換運算符的加入，導(dǎo)致這一規(guī)律被破壞，系統(tǒng)會“錯誤的”認(rèn)為你是要給對象賦值，所以系統(tǒng)首先利用Test(99)創(chuàng)建一個臨時對象用于賦值過程使用，可是恰恰系統(tǒng)又沒有使用自動提供的賦值運算重載函數(shù)去處理，因為發(fā)現(xiàn)b對象并未構(gòu)造，轉(zhuǎn)而又不得不將開始原本用于賦值而創(chuàng)建的臨時對象再次的強(qiáng)轉(zhuǎn)換為int類型，提供給b對象進(jìn)行構(gòu)造，可見中間的創(chuàng)建臨時對象和載入轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)的過程完全是多余，讀者對此例要認(rèn)真解讀，充分理解。

　　運行結(jié)果如下圖所示（運行過程的解釋見圖）： C++運算符重載轉(zhuǎn)換運算符

　　由于類的轉(zhuǎn)換運算符與類的運算符重載函數(shù)，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，那么雖然運行結(jié)果正確，但其運行過程會出現(xiàn)一些意向不到的步驟，導(dǎo)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:管寧
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#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            cout<<this<<"："<<"載入構(gòu)造函數(shù)!"<<a<<endl;
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        {
            cout<<"載入拷貝構(gòu)造函數(shù)!"<<endl;
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入析構(gòu)函數(shù)!"<<this->a<<endl;
            cin.get();
        }
        Test operator +(Test& temp2)
        {
            cout<<this<<""<<&temp2<<"載入加運算符重載函數(shù)!"<<endl;

            Test result(this->a+temp2.a);
            return result;
        }
        operator int()
        {
            cout<<this<<"："<<"載入轉(zhuǎn)換運算符函數(shù)的內(nèi)存地址："<<this->a<<endl;
            return Test::a;
        }
    public:
    int a;
};
int main()
{
    Test a(100),b(100);
    cout<<"a的內(nèi)存地址："<<&a<<"  b的內(nèi)存地址："<<&b<<endl;
    Test c=a+b;
    cout<<"c的內(nèi)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(zhuǎn)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(zhí)行，導(dǎo)致開銷增大，讀者在理解此例的時候要格外小心！

現(xiàn)在總結(jié)一下轉(zhuǎn)換運算符的優(yōu)點與缺點:

　　優(yōu)點：在不提供帶有類對象參數(shù)的運算符重載函數(shù)的情況下，轉(zhuǎn)換運算符重載函數(shù)可以將類對象轉(zhuǎn)換成需要的類型，然后進(jìn)行運算，最后在構(gòu)造成類對象，這一點和類的運算符重載函數(shù)有相同的功效。（例２就是這種情況）

　　缺點：假如一個類只有轉(zhuǎn)換運算符重載函數(shù)，而沒有真正意義上運算符重載函數(shù)，當(dāng)用轉(zhuǎn)換運算符重載函數(shù)替代運算符重載函數(shù)，進(jìn)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(zhuǎn)換，就是例子，事實上a+b的作用只是對返回的整型數(shù)據(jù)進(jìn)行了加運算，而對象賦值的操作是系統(tǒng)隱式的幫大家轉(zhuǎn)換成了c=Test(a+b)。）　　最后我們來說一下，多路徑轉(zhuǎn)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(dāng)問題隱藏起來的時候你不會發(fā)覺，一旦觸發(fā)麻煩就來了。

　　類的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)與類的轉(zhuǎn)換運算符重載函數(shù)是互逆的。（例３中的Test(int a = 0)是將int類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換構(gòu)造成Test類對象，而operator int()則是將Test類對象轉(zhuǎn)換成int類型數(shù)據(jù)）
但是當(dāng)他們是出現(xiàn)在兩個不同的類中，對于一個類對象轉(zhuǎn)換來說，同時擁有兩種近似的轉(zhuǎn)換途徑的時候，多義性的問題就暴露出來，導(dǎo)致編譯出錯。

　　下例就是這個狀態(tài)：//程序作者:管寧
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#include <iostream>
using namespace std;
class B;
class A
{
    public:
        A(B &);//轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù),他的作用是用B類對象構(gòu)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(zhuǎn)換運算符重載函數(shù),他的作用則是將B類對象轉(zhuǎn)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(tǒng)不知道如何選擇,是選擇A(B &)轉(zhuǎn)化構(gòu)造好呢?還是選擇B::operator A()進(jìn)行轉(zhuǎn)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，因為系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)對象at還未構(gòu)造，所以優(yōu)先選取了A類的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)處理了，沒有產(chǎn)生二義性問題。　　但是代碼中的tp(bt);編譯錯誤，這是因為函數(shù)tp的參數(shù)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(zhuǎn)換成A類對象，系統(tǒng)不知道是選取A類的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行構(gòu)造處理，還是選擇B類中的轉(zhuǎn)換運算符號重載函數(shù)處理，系統(tǒng)拒絕從他們兩個中選一個，所以編譯錯誤。　　我們修改tp(bt)為tp(A::A(bt));編譯正常，因為我們顯式的明確的告訴系統(tǒng)應(yīng)該使用A類的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)處理，所以，顯式的告訴計算機(jī)應(yīng)該如何處理數(shù)據(jù)，通常可以解決多義性問題。

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