НА ГЛАВНУЮ
Меню сайта
Категория
Ghost++ [1]
С++ [55]
Развлечение
ON - LINE
Опрос
Какой новый арт вам больше по душе?
Всего ответов: 290
Оbserver Ward

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Друзья сайта
Заведи себе Бота
Hаша кнопка
Для обмена банерами , наша кнопка для размещения у вас на сайте

Клансайт USSR


Главная » Статьи » Программирование » С++

9. Перегруженные функции (1)
9. Перегруженные функции

Итак, мы уже знаем, как объявлять, определять и использовать функции в программах. В этой главе речь пойдет об их специальном виде – перегруженных функциях. Две функции называются перегруженными, если они имеют одинаковое имя, объявлены в одной и той же области видимости, но имеют разные списки формальных параметров. Мы расскажем, как объявляются такие функции и почему они полезны. Затем мы рассмотрим вопрос об их разрешении, т.е. о том, какая именно из нескольких перегруженных функций вызывается во время выполнения программы. Эта проблема является одной из наиболее сложных в C++. Тем, кто хочет разобраться в деталях, будет интересно прочитать два раздела в конце главы, где тема преобразования типов аргументов и разрешения перегруженных функций раскрывается более подробно.
9.1. Объявления перегруженных функций

Теперь, научившись объявлять, определять и использовать функции в программах, познакомимся с перегрузкой – еще одним аспектом в C++. Перегрузка позволяет иметь несколько одноименных функций, выполняющих схожие операции над аргументами разных типов.
Вы уже воспользовались предопределенной перегруженной функцией. Например, для вычисления выражения

1 + 3

вызывается операция целочисленного сложения, тогда как вычисление выражения

1.0 + 3.0

осуществляет сложение с плавающей точкой. Выбор той или иной операции производится незаметно для пользователя. Операция сложения перегружена, чтобы обеспечить работу с операндами разных типов. Ответственность за распознавание контекста и применение операции, соответствующей типам операндов, возлагается на компилятор, а не на программиста.
В этой главе мы покажем, как определять собственные перегруженные функции.
9.1.1. Зачем нужно перегружать имя функции

Как и в случае со встроенной операцией сложения, нам может понадобиться набор функций, выполняющих одно и то же действие, но над параметрами различных типов. Предположим, что мы хотим определить функции, возвращающие наибольшее из переданных значений параметров. Если бы не было перегрузки, пришлось бы каждой такой функции присвоить уникальное имя. Например, семейство функций max() могло бы выглядеть следующим образом:

int i_max( int, int );
int vi_max( const vector<int> & );
int matrix_max( const matrix & );

Однако все они делают одно и то же: возвращают наибольшее из значений параметров. С точки зрения пользователя, здесь лишь одна операция – вычисление максимума, а детали ее реализации большого интереса не представляют.
Отмеченная лексическая сложность отражает ограничение программной среды: всякое имя, встречающееся в одной и той же области видимости, должно относиться к уникальной сущности (объекту, функции, классу и т.д.). Такое ограничение на практике создает определенные неудобства, поскольку программист должен помнить или каким-то образом отыскивать все имена. Перегрузка функций помогает справиться с этой проблемой.
Применяя перегрузку, программист может написать примерно так:

int ix = max( j, k );
vector<int> vec;
//...
int iy = max( vec );

Этот подход оказывается чрезвычайно полезным во многих ситуациях.
9.1.2. Как перегрузить имя функции

В C++ двум или более функциям может быть дано одно и то же имя при условии, что их списки параметров различаются либо числом параметров, либо их типами. В данном примере мы объявляем перегруженную функцию max():

int max ( int, int );
int max( const vector<int> & );
int max( const matrix & );

Для каждого перегруженного объявления требуется отдельное определение функции max() с соответствующим списком параметров.
Если в некоторой области видимости имя функции объявлено более одного раза, то второе (и последующие) объявление интерпретируется компилятором так:

    * если списки параметров двух функций отличаются числом или типами параметров, то функции считаются перегруженными:

      // перегруженные функции
      void print( const string & );
      void print( vector<int> & );

    * если тип возвращаемого значения и списки параметров в объявлениях двух функций одинаковы, то второе объявление считается повторным:

      // объявления одной и той же функции
      void print( const string &str );
      void print( const string & );

      Имена параметров при сравнении объявлений во внимание не принимаются;
      если списки параметров двух функций одинаковы, но типы возвращаемых значений различны, то второе объявление считается неправильным (несогласованным с первым) и помечается компилятором как ошибка:

      unsigned int max( int i1, int i2 ); int max( int i1, int i2 );
      // ошибка: отличаются только типы
      // возвращаемых значений

Перегруженные функции не могут различаться лишь типами возвращаемого значения; если списки параметров двух функций разнятся только подразумеваемыми по умолчанию значениями аргументов, то второе объявление считается повторным:

// объявления одной и той же функции
int max ( int *ia, int sz );
int max ( int *ia, int = 10 );

Ключевое слово typedef создает альтернативное имя для существующего типа данных, новый тип при этом не создается. Поэтому если списки параметров двух функций различаются только тем, что в одном используется typedef, а в другом тип, для которого typedef служит псевдонимом, такие списки считаются одинаковыми, как, например, в следующих двух объявлениях функции calc(). В таком случае второе объявление даст ошибку компиляции, поскольку возвращаемое значение отличается от указанного раньше:

// typedef не вводит нового типа
typedef double DOLLAR;
// ошибка: одинаковые списки параметров, но разные типы
// возвращаемых значений
extern DOLLAR calc( DOLLAR );
extern int calc( double );

Спецификаторы const или volatile при подобном сравнении не принимаются во внимание. Так, следующие два объявления считаются одинаковыми:

// объявляют одну и ту же функцию
void f( int );
void f( const int );

Спецификатор const важен только внутри определения функции: он показывает, что в теле функции запрещено изменять значение параметра. Однако аргумент, передаваемый по значению, можно использовать в теле функции как обычную инициированную переменную: вне функции изменения не видны. (Способы передачи аргументов, в частности передача по значению, обсуждаются в разделе 7.3.) Добавление спецификатора const к параметру, передаваемому по значению, не влияет на его интерпретацию. Функции, объявленной как f(int), может быть передано любое значение типа int, равно как и функции f(const int). Поскольку они обе принимают одно и то же множество значений аргумента, то приведенные объявления не считаются перегруженными. f() можно определить как

void f( int i ) { }

или как

void f( const int i ) { }

Наличие двух этих определений в одной программе – ошибка, так как одна и та же функция определяется дважды.
Однако, если спецификатор const или volatile применяется к параметру указательного или ссылочного типа, то при сравнении объявлений он учитывается.

// объявляются разные функции
void f( int* );
void f( const int* );

// и здесь объявляются разные функции
void f( int& );
void f( const int& );

9.1.3. Когда не надо перегружать имя функции

В каких случаях перегрузка имени не дает преимуществ? Например, тогда, когда присвоение функциям разных имен облегчает чтение программы. Вот несколько примеров. Следующие функции оперируют одним и тем же абстрактным типом даты. На первый взгляд, они являются подходящими кандидатами для перегрузки:

void setDate( Date&, int, int, int );
Date &convertDate( const string & );
void printDate( const Date& );

Эти функции работают с одним типом данных – классом Date, но выполняют семантически различные действия. В этом случае лексическая сложность, связанная с употреблением различных имен, проистекает из принятого программистом соглашения об обеспечении набора операций над типом данных и именования функций в соответствии с семантикой этих операций. Правда, механизм классов C++ делает такое соглашение излишним. Следовало бы сделать такие функции членами класса Date, но при этом оставить разные имена, отражающие смысл операции:

#include <string>
class Date {
public:
   set( int, int, int );
   Date& convert( const string & );
   void print();

   // ...
};

Приведем еще один пример. Следующие пять функций-членов Screen выполняют различные операции над экранным курсором, являющимся принадлежностью того же класса. Может показаться, что разумно перегрузить эти функции под общим названием move():

Screen& moveHome();
Screen& moveAbs( int, int );
Screen& moveRel( int, int, char *direction );
Screen& moveX( int );
Screen& moveY( int );

Впрочем, последние две функции перегрузить нельзя, так как у них одинаковые списки параметров. Чтобы сделать сигнатуру уникальной, объединим их в одну функцию:

// функция, объединяющая moveX() и moveY()
Screen& move( int, char xy );

Теперь у всех функций разные списки параметров, так что их можно перегрузить под именем move(). Однако этого делать не следует: разные имена несут информацию, без которой программу будет труднее понять. Так, выполняемые данными функциями операции перемещения курсора различны. Например, moveHome() осуществляет специальный вид перемещения в левый верхний угол экрана. Какой из двух приведенных ниже вызовов более понятен пользователю и легче запоминается?

// какой вызов понятнее?
myScreen.home(); // мы считаем, что этот!
myScreen.move();

В некоторых случаях не нужно ни перегружать имя функции, ни назначать разные имена: применение подразумеваемых по умолчанию значений аргументов позволяет объединить несколько функций в одну. Например, функции управления курсором

moveAbs(int, int);
moveAbs(int, int, char*);

различаются наличием третьего параметра типа char*. Если их реализации похожи и для третьего аргумента можно найти разумное значение по умолчанию, то обе функции можно заменить одной. В данном случае на роль значения по умолчанию подойдет указатель со значением 0:

move( int, int, char* = 0 );

Применять те или иные возможности следует тогда, когда этого требует логика приложения. Вовсе не обязательно включать перегруженные функции в программу только потому, что они существуют.
9.1.4. Перегрузка и область видимости A


Все перегруженные функции объявляются в одной и той же области видимости. К примеру, локально объявленная функция не перегружает, а просто скрывает глобальную:

#include <string>
void print( const string & );
void print( double ); // перегружает print()

void fooBar( int ival )
{
  // отдельная область видимости: скрывает обе реализации print()
  extern void print( int );
  // ошибка: print( const string & ) не видна в этой области
  print( "Value: ");
  print( ival ); // правильно: print( int ) видна
}

Поскольку каждый класс определяет собственную область видимости, функции, являющиеся членами двух разных классов, не перегружают друг друга. (Функции-члены класса описываются в главе 13. Разрешение перегрузки для функций-членов класса рассматривается в главе 15.)
Объявлять такие функции разрешается и внутри пространства имен. С каждым из них также связана отдельная область видимости, так что функции, объявленные в разных пространствах, не перегружают друг друга. Например:

#include <string>
namespace IBM {
   extern void print( const string & );
   extern void print( double ); // перегружает print()
}
namespace Disney {
   // отдельная область видимости:
   // не перегружает функцию print() из пространства имен IBM
   extern void print( int );
}

Использование using-объявлений и using-директив помогает сделать члены пространства имен доступными в других областях видимости. Эти механизмы оказывают определенное влияние на объявления перегруженных функций. (Using-объявления и using-директивы рассматривались в разделе 8.6.)

Каким образом using-объявление сказывается на перегрузке функций? Напомним, что оно вводит псевдоним для члена пространства имен в ту область видимости, в которой это объявление встречается. Что делают такие объявления в следующей программе?

namespace libs_R_us {
   int max( int, int );
   int max( double, double );

   extern void print( int );
   extern void print( double );
}

// using-объявления
using libs_R_us::max;
using libs_R_us::print( double ); // ошибка

void func()
{
  max( 87, 65 ); // вызывает libs_R_us::max( int, int )
  max( 35.5, 76.6 ); // вызывает libs_R_us::max( double, double )

Первое using-объявление вводит обе функции libs_R_us::max в глобальную область видимости. Теперь любую из функций max() можно вызвать внутри func(). По типам аргументов определяется, какую именно функцию вызывать. Второе using-объявление – это ошибка: в нем нельзя задавать список параметров. Функция libs_R_us::print() объявляется только так:

using libs_R_us::print;

Using-объявление всегда делает доступными все перегруженные функции с указанным именем. Такое ограничение гарантирует, что интерфейс пространства имен libs_R_us не будет нарушен. Ясно, что в случае вызова

print( 88 );

автор пространства имен ожидает, что будет вызвана функция libs_R_us::print(int). Если разрешить пользователю избирательно включать в область видимости лишь одну из нескольких перегруженных функций, то поведение программы становится непредсказуемым.
Что происходит, если using-объявление вводит в область видимости функцию с уже существующим именем? Эти функции выглядят так, как будто они объявлены прямо в том месте, где встречается using-объявление. Поэтому введенные функции участвуют в процессе разрешения имен всех перегруженных функций, присутствующих в данной области видимости:

#include <string>
namespace libs_R_us {
   extern void print( int );
   extern void print( double );
}

extern void print( const string & );

// libs_R_us::print( int ) и libs_R_us::print( double )
// перегружают print( const string & )
using libs_R_us::print;

void fooBar( int ival )
{
  print( "Value: "); // вызывает глобальную функцию
  // print( const string & )
  print( ival ); // вызывает libs_R_us::print( int )
}

Using-объявление добавляет в глобальную область видимости два объявления: для print(int) и для print(double). Они являются псевдонимами в пространстве libs_R_us и включаются в множество перегруженных функций с именем print, где уже находится глобальная print(const string &). При разрешении перегрузки print в fooBar рассматриваются все три функции.
Если using-объявление вводит некоторую функцию в область видимости, в которой уже имеется функция с таким же именем и таким же списком параметров, это считается ошибкой. С помощью using-объявления нельзя задать псевдоним для функции print(int) в пространстве имен libs_R_us, если в глобальной области видимости уже есть print(int). Например:

namespace libs_R_us {
   void print( int );
   void print( double );
}

void print( int );
using libs_R_us::print; // ошибка: повторное объявление print(int)

void fooBar( int ival )
{
  print( ival ); // какая print? ::print или libs_R_us::print
}

Мы показали, как связаны using-объявления и перегруженные функции. Теперь рассмотрим особенности применения using-директивы. Using-директива приводит к тому, что члены пространства имен выглядят объявленными вне этого пространства, добавляя их в новую область видимости. Если в этой области уже есть функция с тем же именем, то происходит перегрузка. Например:

#include <string>
   namespace libs_R_us {
   extern void print( int );
   extern void print( double );
}

extern void print( const string & );

// using-директива
// print(int), print(double) и print(const string &) - элементы
// одного и того же множества перегруженных функций
using namespace libs_R_us;

void fooBar( int ival )
{
  print( "Value: "); // вызывает глобальную функцию
  // print( const string & )
  print( ival ); // вызывает libs_R_us::print( int )
}

Это верно и в том случае, когда есть несколько using-директив. Одноименные функции, являющиеся членами разных пространств, включаются в одно и то множество:

namespace IBM {
   int print( int );
}
namespace Disney {
   double print( double );
}
// using-директива
// формируется множество перегруженных функций из различных
// пространств имен
using namespace IBM;
using namespace Disney;

long double print(long double);

int main() {
  print(1); // вызывается IBM::print(int)
  print(3.1); // вызывается Disney::print(double)
  return 0;
}

Множество перегруженных функций с именем print в глобальной области видимости включает функции print(int), print(double) и print(long double). Все они рассматриваются в main() при разрешении перегрузки, хотя первоначально были определены в разных пространствах имен.
Итак, повторим, что перегруженные функции находятся в одной и той же области видимости. В частности, они оказываются там в результате применения using-объявлений и using-директив, делающих доступными имена из других областей.
9.1.5. Директива extern "C" и перегруженные функции A

В разделе 7.7 мы видели, что директиву связывания extern "C" можно использовать в программе на C++ для того, чтобы указать, что некоторый объект находится в части, написанной на языке C. Как эта директива влияет на объявления перегруженных функций? Могут ли в одном и том же множестве находиться функции, написанные как на C++, так и на C?
В директиве связывания разрешается задать только одну из множества перегруженных функций. Например, следующая программа некорректна:

// ошибка: для двух перегруженных функций указана директива extern "C"
extern "C" void print( const char* );
extern "C" void print( int );

Приведенный ниже пример перегруженной функции calc() иллюстрирует типичное применение директивы extern "C":

class SmallInt ( /* ... */ );
class BigNum ( /* ... */ );

// написанная на C функция может быть вызвана как из программы,
// написанной на C, так и из программы, написанной на C++.
// функции C++ обрабатывают параметры, являющиеся классами
extern "C" double calc( double );
extern SmallInt calc( const SmallInt& );
extern BigNum calc( const BigNum& );

Написанная на C функция calc() может быть вызвана как из C, так и из программы на C++. Остальные две функции принимают в качестве параметра класс и, следовательно, их допустимо использовать только в программе на C++. Порядок следования объявлений несуществен.
Директива связывания не имеет значения при решении, какую функцию вызывать; важны только типы параметров. Выбирается та функция, которая лучше всего соответствует типам переданных аргументов:

Smallint si = 8;
int main() {
   calc( 34 ); // вызывается C-функция calc( double )
   calc( si ); // вызывается функция C++ calc( const SmallInt & )
   // ...
   return 0;
}

9.1.6. Указатели на перегруженные функции A

Можно объявить указатель на одну из множества перегруженных функций. Например:

extern void ff( vector<double> );
extern void ff( unsigned int );
// на какую функцию указывает pf1?
void ( *pf1 )( unsigned int ) = &ff;

Поскольку функция ff() перегружена, одного инициализатора &ff недостаточно для выбора правильного варианта. Чтобы понять, какая именно функция инициализирует указатель, компилятор ищет в множестве всех перегруженных функций ту, которая имеет тот же тип возвращаемого значения и список параметров, что и функция, на которую ссылается указатель. В нашем случае будет выбрана функция ff(unsigned int).
А что если не найдется функции, в точности соответствующей типу указателя? Тогда компилятор выдаст сообщение об ошибке:

extern void ff( vector<double> );
extern void ff( unsigned int );

// ошибка: соответствие не найдено: неверный список параметров
void ( *pf2 )( int ) = &ff;
// ошибка: соответствие не найдено: неверный тип возвращаемого значения
double ( *pf3 )( vector<double> ) = &ff;

Присваивание работает аналогично. Если значением указателя должен стать адрес перегруженной функции , то для выбора операнда в правой части оператора присваивания используется тип указателя на функцию. И если компилятор не находит функции, в точности соответствующей нужному типу, он выдает сообщение об ошибке. Таким образом, преобразование типов между указателями на функции никогда не производится.

matrix calc( const matrix & );
int calc( int, int );
int ( *pc1 )( int, int ) = 0;
int ( *pc2 )( int, double ) = 0;
// ...
// правильно: выбирается функция calc( int, int )
pc1 = &calc;
// ошибка: нет соответствия: неверный тип второго параметра
pc2 = &calc;

9.1.7. Безопасное связывание A

При использовании перегрузки складывается впечатление, что в программе можно иметь несколько одноименных функций с разными списками параметров. Однако это лексическое удобство существует только на уровне исходного текста. В большинстве систем компиляции программы, обрабатывающие этот текст для получения исполняемого кода, требуют, чтобы все имена были различны. Редакторы связей, как правило, разрешают внешние ссылки лексически. Если такой редактор встречает имя print два или более раз, он не может различить их путем анализа типов (к этому моменту информация о типах обычно уже потеряна). Поэтому он просто печатает сообщение о повторно определенном символе print и завершает работу.
Чтобы разрешить эту проблему, имя функции вместе с ее списком параметров декорируется так, чтобы получилось уникальное внутреннее имя. Вызываемые после компилятора программы видят только это внутреннее имя. Как именно производится такое преобразование имен, зависит от реализации. Общая идея заключается в том, чтобы представить число и типы параметров в виде строки символов и дописать ее к имени функции.
Как было сказано в разделе 8.2, такое кодирование гарантирует, в частности, что два объявления одноименных функций с разными списками параметров, находящиеся в разных файлах, не воспринимаются редактором связей как объявления одной и той же функции. Поскольку этот способ помогает различить перегруженные функции на фазе редактирования связей, мы говорим о безопасном связывании.
Декорирование имен не применяется к функциям, объявленным с помощью директивы extern "C", так как лишь одна из множества перегруженных функций может быть написана на чистом С. Две функции с различными списками параметров, объявленные как extern "C", редактор связей воспринимает как один и тот же символ.
Упражнение 9.1

Зачем может понадобиться объявлять перегруженные функции?
Упражнение 9.2

Как нужно объявить перегруженные варианты функции error(), чтобы были корректны следующие вызовы:

int index;
int upperBound;
char selectVal;
// ...
error( "Array out of bounds: ", index, upperBound );
error( "Division by zero" );
error( "Invalid selection", selectVal );

Упражнение 9.3

Объясните, к какому эффекту приводит второе объявление в каждом из приведенных примеров:

(a) int calc( int, int );
int calc( const int, const int );

(b) int get();
double get();

(c) int *reset( int * );
double *reset( double * ):

(d) extern "C" int compute( int *, int );
extern "C" double compute( double *, double );

Упражнение 9.4

Какая из следующих инициализаций приводит к ошибке? Почему?

(a) void reset( int * );
void (*pf)( void * ) = reset;

(b) int calc( int, int );
int (*pf1)( int, int ) = calc;

(c) extern "C" int compute( int *, int );
int (*pf3)( int*, int ) = compute;

 (d) void (*pf4)( const matrix & ) = 0;

9.2. Три шага разрешения перегрузки

Разрешением перегрузки функции называется процесс выбора той функции из множества перегруженных, которую следует вызвать. Этот процесс основывается на указанных при вызове аргументах. Рассмотрим пример:

T t1, t2;
void f( int, int );
void f( float, float );

int main() {
  f( t1, t2 );
  return 0;
}

Здесь в ходе процесса разрешения перегрузки в зависимости от типа T определяется, будет ли при обработке выражения f(t1,t2) вызвана функция f(int,int) или f(float,float) или зафиксируется ошибка.
Разрешение перегрузки функции – один и самых сложных аспектов языка C++. Пытаясь разобраться во всех деталях, начинающие программисты столкнутся с серьезными трудностями. Поэтому в данном разделе мы представим лишь краткий обзор того, как происходит разрешение перегрузки, чтобы у вас составилось хоть какое-то впечатление об этом процессе. Для тех, кто хочет узнать больше, в следующих двух разделах приводится более подробное описание.
Процесс разрешения перегрузки функции состоит из трех шагов, которые мы покажем на следующем примере:

void f();
void f( int );
void f( double, double = 3.4 );
void f( char *, char * );

void main() {
  f( 5.6 );
  return 0;
}

При разрешении перегрузки функции выполняются следующие шаги:

   1. Выделяется множество перегруженных функций для данного вызова, а также свойства списка аргументов, переданных функции.
   2. Выбираются те из перегруженных функций, которые могут быть вызваны с данными аргументами, с учетом их количества и типов.
   3. Находится функция, которая лучше всего соответствует вызову.

Рассмотрим последовательно каждый пункт.
На первом шаге необходимо идентифицировать множество перегруженных функций, которые будут рассматриваться при данном вызове. Вошедшие в это множество функции называются кандидатами. Функция-кандидат – это функция с тем же именем, что и вызванная, причем ее объявление видимо в точке вызова. В нашем примере есть четыре таких кандидата: f(), f(int), f(double, double) и f(char*, char*).
После этого идентифицируются свойства списка переданных аргументов, т.е. их количество и типы. В нашем примере список состоит из двух аргументов типа double.
На втором шаге среди множества кандидатов отбираются устоявшие (viable) – такие, которые могут быть вызваны с данными аргументами, Устоявшая функция либо имеет столько же формальных параметров, сколько фактических аргументов передано вызванной функции, либо больше, но тогда для каждого дополнительного параметра должно быть задано значение по умолчанию. Чтобы функция считалась устоявшей, для любого фактического аргумента, переданного при вызове, обязано существовать преобразование к типу формального параметра, указанного в объявлении.

В нашем примере есть две устоявших функции, которые могут быть вызваны с приведенными аргументами:

    * функция f(int) устояла, потому что у нее есть всего один параметр и существует преобразование фактического аргумента типа double к формальному параметру типа int;
    * функция f(double,double) устояла, потому что для второго аргумента есть значение по умолчанию, а первый формальный параметр имеет тип double, что в точности соответствует типу фактического аргумента.

Если после второго шага не нашлось устоявших функций, то вызов считается ошибочным. В таких случаях мы говорим, что имеет место отсутствие соответствия.
Третий шаг заключается в выборе функции, лучше всего отвечающей контексту вызова. Такая функция называется наилучшей из устоявших (или наиболее подходящей). На этом шаге производится ранжирование преобразований, использованных для приведения типов фактических аргументов к типам формальных параметров устоявшей функции. Наиболее подходящей считается функция, для которой выполняются следующие условия:
преобразования, примененные к фактическим аргументам, не хуже преобразований, необходимых для вызова любой другой устоявшей функции;
для некоторых аргументов примененные преобразования лучше, чем преобразования, необходимые для приведения тех же аргументов в вызове других устоявших функций.
Преобразования типов и их ранжирование более подробно обсуждаются в разделе 9.3. Здесь мы лишь кратко рассмотрим ранжирование преобразований для нашего примера. Для устоявшей функции f(int) должно быть применено приведение фактического аргумента типа double к типу int, относящееся к числу стандартных. Для устоявшей функции f(double,double) тип фактического аргумента double в точности соответствует типу формального параметра. Поскольку точное соответствие лучше стандартного преобразования (отсутствие преобразования всегда лучше, чем его наличие), то наиболее подходящей функцией для данного вызова считается f(double,double).
Если на третьем шаге не удается отыскать единственную лучшую из устоявших функцию, иными словами, нет такой устоявшей функции, которая подходила бы больше всех остальных, то вызов считается неоднозначным, т.е. ошибочным.
(Более подробно все шаги разрешения перегрузки функции обсуждаются в разделе 9.4. Процесс разрешения используется также при вызовах перегруженной функции-члена класса и перегруженного оператора. В разделе 15.10 рассматриваются правила разрешения перегрузки, применяемые к функциям-членам класса, а в разделе 15.11 – правила для перегруженных операторов. При разрешении перегрузки следует также принимать во внимание функции, конкретизированные из шаблонов. В разделе 10.8 обсуждается, как шаблоны влияют на такое разрешение.)
Упражнение 9.5

Что происходит на последнем (третьем) шаге процесса разрешения перегрузки функции?
9.3. Преобразования типов аргументов A

На втором шаге процесса разрешения перегрузки функции компилятор идентифицирует и ранжирует преобразования, которые следует применить к каждому фактическому аргументу вызванной функции для приведения его к типу соответствующего формального параметра любой из устоявших функций. Ранжирование может дать один из трех возможных результатов:

    * точное соответствие. Тип фактического аргумента точно соответствует типу формального параметра. Например, если в множестве перегруженных функций print() есть такие:

      void print( unsigned int );
      void print( const char* );
      void print( char );

      то каждый из следующих трех вызовов дает точное соответствие:
      unsigned int a;

      print( 'a' ); // соответствует print( char );
      print( "a" ); // соответствует print( const char* );
      print( a ); // соответствует print( unsigned int );

    * соответствие с преобразованием типа. Тип фактического аргумента не соответствует типу формального параметра, но может быть преобразован в него:

      void ff( char );
      ff( 0 ); // аргумент типа int приводится к типу char

    * отсутствие соответствия. Тип фактического аргумента не может быть приведен к типу формального параметра в объявлении функции, поскольку необходимого преобразования не существует. Для каждого из следующих двух вызовов функции print() соответствия нет:
    *

      // функции print() объявлены так же, как и выше
      int *ip;
      class SmallInt { /* ... */ };
      SmallInt si;
      print( ip ); // ошибка: нет соответствия
      print( si ); // ошибка: нет соответствия

Для установления точного соответствия тип фактического аргумента необязательно должен совпадать с типом формального параметра. К аргументу могут быть применены некоторые тривиальные преобразования, а именно:

    * преобразование l-значения в r-значение;
    * преобразование массива в указатель;
    * преобразование функции в указатель;
    * преобразования спецификаторов.

(Подробнее они рассмотрены ниже.)Категория соответствия с преобразованием типа является наиболее сложной. Необходимо рассмотреть несколько видов такого приведения: расширение типов (promotions), стандартные преобразования и определенные пользователем преобразования. (Расширения типов и стандартные преобразования изучаются в этой главе. Определенные пользователем преобразования будут представлены позднее, после детального рассмотрения классов; они выполняются конвертером, функцией-членом, которая позволяет определить в классе собственный набор "стандартных” трансформаций. В главе 15 мы познакомимся с такими конвертерами и с тем, как они влияют на разрешение перегрузки функций.)
При выборе лучшей из устоявших функций для данного вызова компилятор ищет функцию, для которой применяемые к фактическим аргументам преобразования являются "наилучшими”. Преобразования типов ранжируются следующим образом: точное соответствие лучше расширения типа, расширение типа лучше стандартного преобразования, а оно, в свою очередь, лучше определенного пользователем преобразования. Мы еще вернемся к ранжированию в разделе 9.4, а пока на простых примерах покажем, как оно помогает выбрать наиболее подходящую функцию.
9.3.1. Подробнее о точном соответствии

Самый простой случай возникает тогда, когда типы фактических аргументов совпадают с типами формальных параметров. Например, есть две показанные ниже перегруженные функции max(). Тогда каждый из вызовов max() точно соответствует одному из объявлений:

int max( int, int );
double max( double, double );
int i1;

void calc( double d1 ) {
  max( 56, i1 ); // точно соответствует max( int, int );
  max( d1, 66.9 ); // точно соответствует max( double, double );
}

Перечислимый тип точно соответствует только определенным в нем элементам перечисления, а также объектам, которые объявлены как принадлежащие к этому типу:

enum Tokens { INLINE = 128; VIRTUAL = 129; };
Tokens curTok = INLINE;
enum Stat { Fail, Pass };

extern void ff( Tokens );
extern void ff( Stat );
extern void ff( int );

int main() {
  ff( Pass ); // точно соответствует ff( Stat )
  ff( 0 ); // точно соответствует ff( int )
  ff( curTok ); // точно соответствует ff( Tokens )
  // ...
}

Выше уже упоминалось, что фактический аргумент может точно соответствовать формальному параметру, даже если для приведения их типов необходимо некоторое тривиальное преобразование, первое из которых – преобразование l-значения в r-значение. Под l-значением понимается объект, удовлетворяющий следующим условиям:

    * можно получить адрес объекта;
    * можно получить значение объекта;
    * это значение легко модифицировать (если только в объявлении объекта нет спецификатора const).

Напротив, r-значение – это выражение, значение которого вычисляется, или выражение, обозначающее временный объект, для которого нельзя получить адрес и значение которого нельзя модифицировать. Вот простой пример:

int calc( int );

int main() {
  int lval, res;


  lval = 5; // lvalue: lval; rvalue: 5
  res = calc( lval );
  // lvalue: res
  // rvalue: временный объект для хранения значения,
  // возвращаемого функцией calc()
  return 0;
}

В первом операторе присваивания переменная lval – это l-значение, а литерал 5 – r-значение. Во втором операторе присваивания res – это l-значение, а временный объект, в котором хранится результат, возвращаемый функцией calc(), – это r-значение.
В некоторых ситуациях в контексте, где ожидается значение, можно использовать выражение, представляющее собой l-значение:

int obj1;
int obj2;

int main() {
  // ...
  int local = obj1 + obj2;
  return 0;
}

Здесь obj1 и obj2 – это l-значения. Однако для выполнения сложения в функции main() из переменных obj1 и obj2 извлекаются их значения. Действие, состоящее в извлечении значения объекта, представленного выражением вида l-значение, называется преобразованием l-значения в r-значение.
Когда функция ожидает аргумент, переданный по значению, то в случае, если аргумент является l-значением, выполняется его преобразование в r-значение:

#include <string>
string color( "purple" );
void print( string );

int main() {
  print( color ); // точное соответствие: преобразование lvalue
  // в rvalue
  return 0;
}

Так как аргумент в вызове print(color) передается по значению, то производится преобразование l-значения в r-значение для извлечения значения color и передачи его в функцию с прототипом print(string). Однако несмотря на то, что такое приведение имело место, считается, что фактический аргумент color точно соответствует объявлению print(string).
При вызове функций не всегда требуется применять к аргументам подобное преобразование. Ссылка представляет собой l-значение; если у функции есть параметр-ссылка, то при вызове функция получает l-значение. Поэтому к фактическому аргументу, которому соответствует формальный параметр-ссылка, описанное преобразование не применяется. Например, пусть объявлена такая функция:

#include <list>
void print( list<int> & );

В вызове ниже li – это l-значение, представляющее объект list<int>, передаваемый функции print():

list<int> li(20);

int main() {
  // ...
  print( li ); // точное соответствие: нет преобразования lvalue в
  // rvalue
  return 0;
}

Сопоставление li с параметром-ссылкой считается точным соответствием.
Второе преобразование, при котором все же фиксируется точное соответствие, – это преобразование массива в указатель. Как уже отмечалось в разделе 7.3, параметр функции никогда не имеет тип массива, трансформируясь вместо этого в указатель на его первый элемент. Аналогично фактический аргумент типа массива из NT (где N – число элементов в массиве, а T – тип каждого элемента) всегда приводится к типу указателя на T. Такое преобразование типа фактического аргумента и называется преобразованием массива в указатель. Несмотря на это, считается, что фактический аргумент точно соответствует формальному параметру типа "указатель на T”. Например:

int ai[3];
void putValues(int *);

int main() {
  // ...
  putValues(ai); // точное соответствие: преобразование массива в
  // указатель
  return 0;
}

Перед вызовом функции putValues() массив преобразуется в указатель, в результате чего фактический аргумент ai (массив из трех целых) приводится к указателю на int. Хотя формальным параметром функции putValues() является указатель и фактический аргумент при вызове преобразован, между ними устанавливается точное соответствие.
При установлении точного соответствия допустимо также преобразование функции в указатель. (Оно упоминалось в разделе 7.9.) Как и параметр-массив, параметр-функция становится указателем на функцию. Фактический аргумент типа "функция” также автоматически приводится к типу указателя на функцию. Такое преобразование типа фактического аргумента и называется преобразованием функции в указатель. Хотя трансформация производится, считается, что фактический аргумент точно соответствует формальному параметру. Например:

int lexicoCompare( const string &, const string & );

typedef int (*PFI)( const string &, const string & );
void sort( string *, string *, PFI );
string as[10];
int main()
{
  // ...
  sort( as,
  as + sizeof(as)/sizeof(as[0] - 1 ),
      lexicoCompare // точное соответствие
      // преобразование функции в указатель
      );
  return 0;
}

Перед вызовом sort() применяется преобразование функции в указатель, которое приводит аргумент lexicoCompare от типа "функция” к типу "указатель на функцию”. Хотя формальным параметром функции является указатель, а фактическим – имя функции и, следовательно, было произведено преобразование функции в указатель, считается, что фактический аргумент точно третьему формальному параметру функции sort().
Последнее из перечисленных выше – это преобразование спецификаторов. Оно относится только к указателям и заключается в добавлении спецификаторов const или volatile (или обоих) к типу, который адресует данный указатель:

int a[5] = { 4454, 7864, 92, 421, 938 };
int *pi = a;
bool is_equal( const int * , const int * );
void func( int *parm ) {
  // точное соответствие между pi и parm: преобразование спецификаторов
  if ( is_equal( pi, parm ) )
  // ...
  return 0;
}

Перед вызовом функции is_equal() фактические аргументы pi и parm преобразуются из типа "указатель на int” в тип "указатель на const int”. Эта трансформация заключается в добавлении спецификатора const к адресуемому типу, поэтому относится к категории преобразований спецификаторов. Несмотря на то, что функция ожидает получить два указателя на const int, а фактические аргументы являются указателями на int, считается, что точное соответствие между формальными и фактическими параметрами функции is_equal() установлено.
Преобразование спецификаторов применимо только к типу, который адресует указатель. Оно не употребляется в случае, когда формальный параметр имеет спецификатор const или volatile, а фактический аргумент – нет.

extern void takeCI( const int );

int main() {
  int ii = ...;
  takeCI(ii); // преобразование спецификаторов не применяется
  return 0;
}

Хотя формальный параметр функции takeCI() имеет тип const int, а вызывается она с аргументом ii типа int, преобразование спецификаторов не производится: есть точное соответствие между фактическим аргументом и формальным параметром.
Все сказанное верно и для случая, когда аргумент является указателем, а спецификаторы const или volatile относятся к этому указателю:

extern void init( int *const );
extern int *pi;

int main() {
  // ...
  init(pi); // преобразование спецификаторов не применяется
  return 0;
}

Спецификатор const при формальном параметре функции init() относится к самому указателю, а не к типу, который он адресует. Поэтому компилятор при анализе преобразований, которые должны быть применены к фактическому аргументу, не учитывает этот спецификатор. К аргументу pi не применяется преобразование спецификатора: считается, что этот аргумент и формальный параметр точно соответствуют друг другу.
Первые три из рассмотренных преобразований (l-значения в r-значение, массива в указатель и функции в указатель) часто называют трансформациями l-значений. (В разделе 9.4 мы увидим, что хотя и трансформации l-значений, и преобразования спецификаторов относятся к категории преобразований, не нарушающих точного соответствия, его степень считается выше в случае, когда необходима лишь первая трансформация. В следующем разделе мы поговорим об этом несколько подробнее.)
Точное соответствие можно установить принудительно, воспользовавшись явным приведением типов. Например, если есть две перегруженные функции:

extern void ff(int);
extern void ff(void *);

то вызов

ff( 0xffbc ); // вызывается ff(int)

будет точно соответствовать ff(int), хотя литерал 0xffbc записан в виде шестнадцатеричной константы. Программист может заставить компилятор вызвать функцию ff(void *), если явно выполнит операцию приведения типа:

ff( reinterpret_cast<void *>(0xffbc) ); // вызывается ff(void*)

Если к фактическому аргументу применяется такое приведение, то он приобретает тип, в который преобразуется. Явные приведения типов помогают в управлении процессом разрешения перегрузки. Например, если при разрешении перегрузки получается неоднозначный результат (фактические аргументы одинаково хорошо соответствуют двум или более устоявшим функциям), то для устранения неоднозначности можно применить явное приведение типа, заставив компилятор выбрать конкретную функцию.
Категория: С++ | Добавил: r2d2 (29.09.2011)
Просмотров: 1619 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Born in Ussr
Залогиниться
Турниры

/j clan ussr /j clan cccp