Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Упражнение 14.9. Определите оператор ввода для класса Sales_data.

Упражнение 14.10. Опишите поведение оператора ввода класса Sales_data при следующем вводе:

(а) 0-201-99999-9 10 24.95 (b) 10 24.95 0-210-99999-9

Упражнение 14.11. Что не так со следующим оператором ввода класса Sales_data? Что будет при передаче этому оператору данных предыдущего упражнения?

istream& operator>>(istream& in, Sales_data& s) {

 double price;

 in >> s.bookNo >> s.units_sold >> price;

 s.revenue = s.units_sold * price;

 return in;

}

Упражнение 14.12. Определите оператор ввода для класса, использованного в упражнении 7.40 раздела 7.5.1. Обеспечьте обработку оператором ошибок ввода.

14.3. Арифметические операторы и операторы отношения

Как правило, арифметические операторы и операторы отношения определяют как функции не члены класса, чтобы обеспечить преобразования и для левого, и для правого операнда (см. раздел 7.1.5). Эти операторы не должны изменять состояние любого из операндов, поэтому их параметры обычно являются ссылками на константу.

Обычно арифметический оператор создает новое значение, являющееся результатом вычисления двух своих операндов. Это значение отлично от каждого из операндов и вычисляется в локальной переменной. Оператор возвращает как результат копию этого локального значения. Классы, определяющие арифметический оператор, определяют также соответствующий составной оператор присвоения. Когда у класса есть два оператора, как правило, эффективней определять арифметический оператор для составного присвоения:

// подразумевается, что оба объекта относятся к той же книге

Sales_data

operator+(const Sales_data &lhs, const Sales_data &rhs) {

 Sales_data sum = lhs; // копирование переменных-членов из lhs в sum

 sum += rhs;           // добавить rhs к sum

 return sum;

}

Это определение очень похоже на оригинальную функцию add() (см. раздел 7.1.3). Значение lhs копируется в локальную переменную sum. Затем оператор составного присвоения класса Sales_data (определенный в разделе 14.4) добавляет значение rhs к sum. Функция завершает работу, возвращая копию значения переменной sum.

Классы, в которых определен арифметический оператор и соответствующий ему составной оператор, обычно реализуют арифметический оператор при помощи составного.

Упражнение 14.13. Какие еще арифметические операторы (см. табл. 4.1), если таковые вообще есть, должны, по-вашему, поддержать класс Sales_data? Определите эти операторы.

Упражнение 14.14. Почему оператор operator+ эффективней определять как вызывающий оператор operator+=, а не наоборот?

Упражнение 14.15. Должен ли класс, выбранный в упражнении 7.40 раздела 7.5.1, определять какие-либо арифметические операторы? Если да, то реализуйте их. В противном случае объясните, почему нет.

14.3.1. Операторы равенства

Классы языка С++ используют оператор равенства для проверки эквивалентности объектов. Он сравнивает каждую переменную-член обоих объектов и признает их равными, если все значения одинаковы. В соответствии с этой концепцией оператор равенства класса Sales_data должен сравнить переменные bookNo двух объектов, а также значения их остальных переменных.

bool operator==(const Sales_data &lhs, const Sales_data &rhs) {

 return lhs.isbn() == rhs.isbn() &&

  lhs.units_sold == rhs.units_sold &&

  lhs.revenue == rhs.revenue;

}

bool operator!=(const Sales_data &lhs, const Sales_data &rhs) {

 return !(lhs == rhs);

}

Определение этих функций тривиально. Однако важнее всего принципы, которые здесь используются.

• Если в классе определен оператор, позволяющий выяснить равенство двух объектов данного класса, его функция должна иметь имя operator==. Не стоит изобретать для нее другое имя, поскольку пользователи ожидают, что для сравнения объектов можно использовать именно оператор ==. Кроме того, это гораздо проще, чем каждый раз запоминать новые имена.

• Если в классе определен оператор ==, то два объекта могут содержать одинаковые данные.

• Обычно оператор равенства должен быть транзитивным, т.е. если оба выражения, а == b и b == с, являются истинными, то а == с тоже должно быть истиной.

• Если в классе определен оператор operator==, следует также определить и оператор operator!=. Пользователи вполне резонно будут полагать, что если применимо равенство, то применимо и неравенство.

• Определяя операторы равенства и неравенства, почти всегда имеет смысл использовать один из них для создания другого. Один оператор должен фактически сравнивать объекты, а второй — использовать его в своих целях.

Классы, в которых определен оператор operator==, гораздо проще использовать со стандартной библиотекой. Если оператор == определен в классе, то такие алгоритмы к нему можно применять без всякой дополнительной подготовки.

Упражнение 14.16. Определите операторы равенства и неравенства для классов StrBlob (см. раздел 12.1.1), StrBlobPtr (см. раздел 12.1.6), StrVec (см. раздел 13.5) и String (см. раздел 13.5).

Упражнение 14.17. Должен ли класс, выбранный в упражнении 7.40 раздела 7.5.1, определять операторы равенства? Если да, то реализуйте их. В противном случае объясните, почему нет.

14.3.2. Операторы отношения

Классы, для которых определен оператор равенства, зачастую (но не всегда) обладают операторами отношения. В частности, это связано с тем, что ассоциативные контейнеры и некоторые из алгоритмов используют оператор меньше (operator<).

Обычно операторы отношения должны определять следующее.

1. Порядок отношений, совместимый с требованиями для ключей ассоциативных контейнеров (см. раздел 11.2.2);

2. Отношение, совместимое с равенством, если у класса есть оба оператора. В частности, если два объекта не равны, то один объект должен быть меньше другого.

Вполне резонно предположить, что класс Sales_data должен поддерживать операторы отношения, хотя это и не обязательно. Причины не столь очевидны, поэтому рассмотрим их подробнее.

Можно подумать, что оператор < будет определен так же, как функция compareIsbn() (см. раздел 11.2.2). Эта функция сравнивала объекты класса Sales_data за счет сравнения их ISBN. Хотя функция compareIsbn() обеспечивает порядок отношений, что соответствует первому требованию, она возвращает результат, противоречащий определению равенства. В результате она не удовлетворяет второму требованию.

Оператор == класса Sales_data считает две транзакции с одинаковым ISBN неравными, если у них отличаются значения переменных-членов revenue или units_sold. Если бы оператор < был определен как сравнивающий только значения ISBN, то два объекта с одинаковым ISBN, но разными units_sold или revenue считались бы неравными, но ни один из объектов не был бы меньше другого. Как правило, если имеются два объекта, ни один из которых не меньше другого, то вполне логично ожидать, что эти объекты равны.

Создается впечатление, что имеет смысл определить оператор operator< для сравнения каждой переменной-члена по очереди. Его можно было бы определить так, чтобы при равных isbn объекты сравнивались по переменной-члену units_sold, а затем revenue.

Однако никаких оснований для упорядочивания здесь нет. В зависимости от того, как планируется использовать класс, определить порядок можно сначала на основании переменных revenue и units_sold. Можно было бы установить, что объекты с меньшим значением переменной units_sold были "меньше", чем таковые с большим. Либо можно было бы установить, что объекты с меньшим значением переменной-члена revenue "меньше", чем таковые с большим значением.

Для класса Sales_data нет единого логического определения значения "меньше". Таким образом, для этого класса лучше вообще не определять оператор operator<.

Если есть однозначное логическое определение значения "меньше", то классы обычно должны определять оператор operator<. Но если у класса есть также оператор operator==, то определяйте оператор operator<, только если определения смысла понятий "меньше" и "равно" не противоречат друг другу.

Упражнение 14.18. Определите операторы отношения для классов StrBlob, StrBlobPtr, StrVec и String.