Přetěžování operátorů v C++ 1.díl - Builder.cz - Informacni server o programovani

26. března 2001, 00.00 | Dnes se podíváme jak přetěžovat operátory v C++. Vysvětlíme si význam klíčového slova operator. Dále si ukážeme několik jednoduchých operátorů přetížených jako funkce, i jako členské metody.

Nejprve se pokusím vysvětlit co pojem přetěžování operátorů znamená. Pro lepší představu považujme libovolný operátor v C++ (například operátor + , nebo * ) jako normální funkci. Například operátor + může být považován za funkci, která má dva parametry a vrací výsledek. Oba parametry mohou být třeba int a návratová hodnota je potom také int. O přetěžování funkcí, nebo metod jsem se částečně již zmínil ve svém úvodním článku mého seriálu. Jedná se o to, že lze definovat i deklarovat metody, nebo funkce se stejným jménem ale s různými parametry. Stejně tak existují i přetížené operátory. Například již zmiňovaný operátor + je také přetížen. Lze jej totiž také použít například pro sčítání čísel float, atd... Fakt, že operátory lze použít pro operandy různých typů (Tedy že jsou přetížené) nebude asi pro nikoho, kdo zná nějaký programovací jazyk, žádnou novinkou. V C++ ale existuje způsob jak přetížit operátory pro programátorem definované typy.

Nejprve se podíváme, jaké pravidla a omezení musíme používat pro přetěžování operátorů.

Operátory v C++ lze přetěžovat dvěma způsoby. Jednak jako členské metody a jednak jako funkce. V mých předchozích článcích jsem příliš nedoporučoval používání funkcí, jen členských metod. Také jsem ale hned uznal, že v C++ existuje mnoho případů, kdy je použití funkcí výhodnější, nebo i nezbytné. Přetěžování operátorů je jedním z těchto případů. Mnohdy bude výhodné operátor přetížit jako funkci. Operátor se přetíží jako funkce, ne jako metoda, je-li jeho 1. parametrem primitivní datový typ, nebo třída, kterou nemůžeme měnit. Binární operátor přetížen jako funkce bude mít dva parametry, unární jen jeden. Binární operátor přetížený jako metoda bude mít jen jeden parametr, protože druhým parametrem bude implicitní parametr this. Unární operátor přetížený jako členská metoda nebude mít parametr, protože jeho jediným parametrem je this. K přetěžování operátorů slouží klíčové slovo operator. Jako příklad uvedu třídu pro tří rozměrný vektor a přetížím pro ni mnoho operátorů. Pro jednoduchost budou souřadnice vektoru celá čísla. Všechny operátory budou přetíženy jako členské metody kromě operátoru *. Tento operátor přetížím jako funkci.

Jistě by se dalo najít více operátorů, které přetížit. Například += a podobné. Myslím, že pro příklad stačí tyto operátory. Nyní budu postupně implementovat těla metod. Nejprve operátor =. O významu tohoto operátoru jsem se již zmiňoval ve svém článku "Kopírovací konstruktor v C++". Nepřetížený operátor = vytváří pouze plytkou kopii, což v našem případě není výhodné. Proto jej musíme přetížit. U přetěžování všech operátorů nezapomeňte na jejich návratové hodnoty. Každý přetížený operátor by se měl chovat i vracet hodnoty tak, jak se od něj intuitivně očekává. Například operátor + by neměl odečítat a podobně. Stejně tak by operátory měly vracet hodnotu, která se intuitivně očekává. Například operátor = vrací svou pravou stranu. Mám-li například int a; a=3; , potom výraz a = 3 vrací 3. Normálně lze napsat b = a = 3; . Proto bude i náš operátor vracet pravou stranu.

Operátor = není konstantní metoda, protože mění objekt this.

Dalším operátorem, který přetížíme bude operátor = , tedy operátor pro porovnání. Od tohoto operátoru se intuitivně očekává, že bude vracet proměnnou typu bool. V případě rovnosti objektů vrátí true, v opačném případě false. Při psaní této metody se dopustím veliké nepřesnosti. Pro jednoduchost budu považovat dva vektory za shodné, budou-li obsahovat stejné prvky. Tento příklad slouží pouze jako ukázka jak přetěžovat operátory, ne jak počítat s vektory. Matematicky správně je převést oba porovnávané vektory do normovaného tvaru a ty potom porovnat. Nechci Vás ale zatěžovat zdrojovým textem převádějícím vektory do normovaného tvaru, když téma článku je jiné.
Tato metoda vlastně srovnává objekty this a druhy. Objekt this se nezmění, proto operátor == může být deklarován jako konstantní metoda.

Operátor != lze nejjednodušeji přetížit takto:

Dále přetížíme operátor + pro sečtení dvou vektorů. Objekt this se opět nemění, proto je metoda deklarována jako konstantní.

Text článku je již příliš rozsáhlý a proto téma přetěžování operátorů dokončím příště. Další článek bude přímo navazovat na tento. Dokončím v něm přetěžování všech operátorů, které jsem deklaroval a ukážu i jednoduchý příklad ve funkci main, jak různě lze přetížené operátory použít.