Лекция 8

Лекция 8. Перегрузка функций, методов и операторов

Операторы (классификация)

1. Арифметические:

• Унарные префиксные: +, -, ++, --
• Унарные постфиксные: ++, --
• Бинарные: +, -, *, /, %, +=, -=, *=, /=, %=

2. Битовые:

• Унарные: ~
• Бинарные: &, |, ^, &=, ^=, |=, >>, <<, >>=, <<=

3. Логические:

• Унарные: !
• Бинарные: &&, ||
• Сравнения: ==, !=, >, <, >=, <=

Прочие:

1. Оператор присваивания: =
2. Специальные:
   • Префиксные: *, &
   • Постфиксные: ->, ->*
   • Особые: ,, ::
3. Скобки: [], ()
4. Оператор приведения: (type)
5. Тернарный оператор: x ? y : z
6. Работа с памятью: new, new[], delete, delete[]

Перегрузка операторов — правила

• Не должна противоречить здравой логике (+ должен делать что-то похожее на сложение).
• Может быть членом класса или глобальной функцией.
• [], (), ->, = — всегда члены класса.
• Ввод (>>) и вывод (<<) — всегда глобальные функции.
• Операторы ::, .*, ., ?: — перегружать нельзя.
• Новые операторы создать нельзя.

Способы перегрузки

Операторы ввода / вывода

• operator<< и operator>>.
• Не как члены класса (если бы были — поток был бы типом, к которому применяется оператор, т.к. первый аргумент — это объект, к которому применяется метод).

std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const Type& value);
std::istream& operator>>(std::istream& stream, Type& value);

Ключевое слово friend

Иногда называют «костылём, который ломает инкапсуляцию».

• Дружественные функции — это функции, которые не являются членами класса, однако имеют доступ к его закрытым членам (private и protected).
• Определение этих функций производится вне класса.
• Дружественные функции могут определяться в другом классе.
• Если нужно много функций из другого класса — можно целый класс объявить дружественным (friend class Foo;).

Functor (функтор) / Function object

• Объект функции — объект, который может вызываться как функция.
• Для этого применяется operator() (его можно перегрузить).

struct Adder {
    int x;
    int operator()(int y) const { return x + y; }
};
Adder add5{5};
add5(10);  // 15

• Имеет смысл, когда в функции должно отражаться какое-то состояние (которое хранится в полях функтора).

RAII (Resource Acquisition Is Initialization)

• Захват ресурса неразрывно совмещается с инициализацией объекта, а освобождение — с уничтожением объекта.
• В основе RAII лежит идея связывания жизненного цикла ресурса (памяти, файлового дескриптора и т.п.) с жизненным циклом объекта в C++.
• Это означает, что ресурсы выделяются и освобождаются автоматически при создании и уничтожении объектов.

Преимущества:

• Автоматическое управление ресурсами.
• Безопасность (включая при исключениях).
• Повышение читаемости кода.
• Повышение производительности.
• Поддержка стандартных контейнеров.

Когда объект RAII создаётся, он гарантирует, что ресурсы будут правильно инициализированы. Когда объект RAII выходит из области видимости, его деструктор гарантирует, что ресурсы будут корректно освобождены, даже в случае исключения.

Принципы:

• Тот, кто ресурс создал — тот этим ресурсом и владеет!
• Если ресурс нужно передать — делаем это явно! (хвост передачи владения)

Операторы разыменования и доступа

Foo& operator*();
Foo* operator->();

Часто используются в умных указателях и итераторах.

Префиксный vs постфиксный инкремент

• Префиксный (++x) — просто меняет данный объект, возвращает ссылку на себя. Дешевле.
• Постфиксный (x++) — сначала делает копию, возвращает копию. Работает дольше.
• Для постфиксного нужен фиктивный int в аргументе (передавать не обязательно):

MyClass& operator++();        // префиксный
MyClass  operator++(int);     // постфиксный

Приведение типов

operator Type() const;  // оператор приведения к типу Type

Проблема malloc

• malloc не вызывает конструктор объекта, поэтому не соблюдается инвариант.
• new рулит! (соответственно и delete против free; realloc тоже не зовёт конструкторы).

Class vs Structure

• По синтаксису почти ничем не отличаются (даже наследование работает одинаково).
• По умолчанию в struct всё public, а в class — private.
• Идейно: struct — просто набор данных (методы обычно не определяются), а class имеет кучу идиом и принципов ООП.