Бьерн Страуструп. Язык программирования С++

7.3.2 Операции преобразования

Конструктор удобно использовать для преобразования типа, но возможны

нежелательные последствия:

[1] Неявные преобразования от пользовательского типа к основному

невозможны (поскольку основные типы не являются классами).

[2] Нельзя задать преобразование из нового типа в старый, не

изменяя описания старого типа.

[3] Нельзя определить конструктор с одним параметром, не определив

тем самым и преобразование типа.

Последнее не является большой проблемой, а первые две можно

преодолеть, если определить операторную функцию преобразования

для исходного типа. Функция-член X::operator T(), где T - имя

типа, определяет преобразование типа X в T. Например, можно

определить тип tiny (крошечный), значения которого находятся в

диапазоне 0..63, и этот тип может в арифметических операциях практически

свободно смешиваться с целыми:

char v;

{ if (i>63) { error("выход из диапазона"); v=i&~63; }

v=i;

}

public:

tiny(const tiny& t) { v = t.v; }

tiny& operator=(const tiny& t)

{ v = t.v; return *this; }

tiny& operator=(int i) { assign(i); return *this; }

operator int() { return v; }

};
Попадание в диапазон проверяется как при инициализации объекта

tiny, так и в присваивании ему int. Один объект tiny можно

присвоить другому без контроля диапазона. Для выполнения обычных

операций с целыми для переменных типа tiny определяется функция

tiny::operator int(), производящая неявное преобразование типа

из tiny в int. Там, где требуется int, а задана переменная типа

tiny, используется преобразованное к int значение:
void main()

{

tiny c1 = 2;

tiny c3 = c2 -c1; // c3 = 60

tiny c4 = c3; // контроля диапазона нет (он не нужен)

int i = c1 + c2; // i = 64

c1 = c2 + 2 * c1; // выход из диапазона: c1 = 0 (а не 66)

c2 = c1 - i; // выход из диапазона: c2 = 0

c3 = c2; // контроля диапазона нет (он не нужен)

}

Более полезным может оказаться вектор из объектов tiny, поскольку

использовать, можно воспользоваться операцией индексации [].

Пользовательские операции преобразования типа могут пригодиться

для работы с типами, реализующими нестандартные представления чисел

(арифметика с основанием 100, арифметика чисел с фиксированной точкой,

представление в двоично-десятичной записи и т.д.). При этом обычно

приходится переопределять такие операции, как + и *.

Особенно полезными функции преобразования типа оказываются для

работы с такими структурами данных, для которых чтение (реализованное

как операция преобразования) является тривиальным, а присваивание и

инициализация существенно более сложные операции.

Функции преобразования нужны для типов istream и ostream, чтобы

стали возможными, например, такие операторы:
while (cin>>x) cout<Операция ввода cin>>x возвращает значение istream&. Оно неявно

преобразуется в значение, показывающее состояние потока cin, которое

затем проверяется в операторе while (см. $$10.3.2). Но все-таки

определять неявное преобразование типа, при котором можно потерять

преобразуемое значение, как правило, плохое решение.

Вообще, лучше экономно пользоваться операциями преобразования.

Избыток таких операций может вызывать большое число неоднозначностей.

Транслятор обнаруживает эти неоднозначности, но разрешить их может

быть совсем непросто. Возможно вначале лучше для преобразований

использовать поименованные функции, например, X::intof(), и только

после того, как такую функцию как следуют опробуют, и явное

преобразование типа будет сочтено неэлегантным решением, можно

заменить операторной функцией преобразования X::operator int().

7.3.3 Неоднозначности

Присваивание или инициализация объекта класса X является законным,

если присваиваемое значение имеет тип X, или если существует

единственное преобразование его в значение типа X.

В некоторых случаях значение нужного типа строится с помощью

повторных применений конструкторов или операций преобразования.

Это должно задаваться явным образом, допустимо неявное пользовательское

преобразование только одного уровня вложенности. В некоторых случаях

существует несколько способов построения значения нужного типа, но

это является незаконным. Приведем пример:

class y { /* ... */ y(int); };

class z { /* ... */ z(x); };
x f(x);

y f(y);
z g(z);

{

f(1); // недопустимо, неоднозначность: f(x(1)) или f(y(1))

f(y(1));

}
Пользовательские преобразования типа рассматриваются только в том

случае, когда без них нельзя однозначно выбрать вызываемую функцию:
class x { /* ... */ x(int); };
void h(double);

void h(x);

{

h(1);

h(x(1)), поэтому в силу требования однозначности его можно счесть

незаконным. Но поскольку в первой интерпретации используется

только стандартное преобразование, то по правилам, указанным в $$4.6.6

и $$R.13.2, выбирается оно.

Правила на преобразования типа не слишком просто сформулировать

и реализовать, не обладают они и достаточной общностью. Рассмотрим

требование единственности законного преобразования. Проще всего

разрешить транслятору применять любое преобразование, которое он

сумеет найти. Тогда для выяснения корректности выражения не нужно

рассматривать все существующие преобразования. К сожалению, в таком

случае поведение программы будет зависеть от того, какое именно

преобразование найдено. В результате поведение программы будет

зависеть от порядка описаний преобразований. Поскольку часто эти

описания разбросаны по разным исходным файлам (созданным, возможно,

разными программистами), то результат программы будет зависеть

в каком порядке эти файлы сливаются в программу. С другой стороны,

можно вообще запретить неявные преобразования, и это самое

простое решение. Но результатом будет некачественный интерфейс,

определяемый пользователем, или взрывной рост перегруженных

функций и операций, что мы и видели на примере класса complex

из предыдущего раздела.

При самом общем подходе учитываются все сведения

о типах и рассматриваются все существующие преобразования.

Например, с учетом приведенных описаний в присваивании aa=f(1)

можно разобраться с вызовом f(1), поскольку тип aa задает

единственное преобразование. Если aa имеет тип x, то единственным

преобразованием будет f(x(1)), поскольку только оно дает нужный

для левой части тип x. Если aa имеет тип y, будет использоваться

f(y(1)). При самом общем подходе удается разобраться и с вызовом

g("asdf"), поскольку g(z(x("asdf))) является его единственной

интерпретацией. Трудность этого подхода в том, что требуется

доскональный разбор всего выражения, чтобы установить интерпретацию

каждой операции и вызова функции. В результате трансляция

замедляется, вычисление выражения может произойти странным образом

и появляются загадочные сообщения об ошибках, когда транслятор

учитывает определенные в библиотеках преобразования и т.д.

В результате транслятору приходится учитывать больше информации,

чем известно самому программисту! Выбран подход, при котором

проверка является строго восходящим процессом, когда в каждый

момент рассматривается только одна операция с операндами, типы

которых уже прошли проверку.

Требование строго восходящего разбора выражения предполагает,

что тип возвращаемого значения не учитывается при разрешении

перегрузки:
class quad {

// ...

quad(double);

// ...

};
quad operator+(quad,quad);

{

quad r1 = a1+a2; // сложение с двойной точностью

// операции с типами quad

}
В проектировании языка делался расчет на строго восходящий разбор,

поскольку он более понятный, а кроме того, не дело транслятора

решать такие вопросы, какую точность для сложения желает

программист.

Однако, надо отметить, что если определились типы обеих частей

в присваивании и инициализации, то для их разрешения используется

они оба:
class real {

// ...

operator double();

operator int();

// ...

{

double d = a; // d = a.double();

i = a; // i = a.int();

}
В этом примере выражения все равно разбираются строго восходящим

методом, когда в каждый момент рассматриваются только одна операция

и типы ее операндов.