C++ Primer 学习笔记_61_重载操作符与转换 --自增/自减操作符

重载操作符与转换

--自增/自减操作符

引言：

    自增，自减操作符常常由诸如迭代器这种类实现，这种类提供相似于指针的行为来訪问序列中的元素。比如，能够定义一个类，该类指向一个数组并为该数组中的元素提供訪问检查：

class CheckedPtr
{
public:
    //这个类没有默认构造函数,必须提供指向数组的指针。
    /**构造函数的參数是两个指针:一个指向数组的開始,还有一个指向数组的末端。
    *构造函数用这两个指针初始化 beg 和 end
    *并将 curr 初始化为指向第一个元素
    */
    CheckedPtr(int *b,int *e):beg(b),end(e),curr(b){}

private:
    /**三个成员
    *beg:指向数组的第一个元素;
    *end:指向数组的末端;
    *curr:指向 CheckedPtr 对象当前引用的数组元素。
    */
    int *beg;
    int *end;
    int *curr;
};

1、定义自增/自减操作符

【最佳实践】

    C++语言不要求自增/自减操作符一定作为类的成员，可是，因为这些操作符改变操作对象的状态，所以更倾向于将它们作为成员！

2、定义前自增/自减操作符

    前缀式操作符的声明看起来像这样：

class CheckedPtr
{
public:
    CheckedPtr &operator++();
    CheckedPtr &operator--();
//AS Before
};

【最佳实践】

     为了与内置类型一致，前缀操作符应该返回被增量或减量对象的引用。

    自增操作符依据end检查curr,从而确保用户不能将curr添加到超过数组的末端。自减操作将curr减 1并检查是否会减到beg,假设curr增量到超过end或 curr自减超过 beg就抛出一个out_of_range异常：

CheckedPtr &CheckedPtr::operator++()
{
    if (curr == end)
    {
        throw out_of_range("increment past the end of CheckedPtr");
    }
    ++ curr;

    return *this;
}

CheckedPtr &CheckedPtr::operator--()
{
    if (curr == beg)
    {
        throw out_of_range("decrement past the beginning of CheckedPtr");
    }
    -- curr;

    return *this;
}

3、差别操作符的前缀和后缀形式

    后缀式操作符函数接受一个额外的（即：没用的）int型形參。使用后缀式操作符时，编译器提供0作为这个形參的实參。这个int形參的唯一目的就是使后缀函数与前缀函数差别开来。

4、定义后缀式操作符

class CheckedPtr
{
public:
    CheckedPtr &operator++(int);
    CheckedPtr &operator--(int);
//AS Before
};

【最佳实践】

      为了与内置操作符一致，后缀式操作符应返回旧值[即：尚未自增或自减的值]，而且，应作为值返回，而不是引用！

CheckedPtr CheckedPtr::operator++(int)
{
    CheckedPtr ret(*this);
    ++ *this;

    return ret;
}

CheckedPtr CheckedPtr::operator--(int)
{
    CheckedPtr ret(*this);
    -- *this;

    return ret;
}

   必须保存对象在加1/减1之前的当前状态，当保存了当前状态的副本之后，操作符调用自己的前缀式操作符分别进行加1/减1:

++*this;	//-- *this;

   调用这个对象自己的已经定义好了的前缀自增/自减操作符，那些关于curr是否处在beg和end范围之内的检查，以及是否抛出异常，则由它们代劳了O(∩_∩)O！

   因为不使用int形參，所以对其没有命名。

5、显式调用自增/自减操作符

   假设想要使用函数调用来调用后缀式操作符，必须给出一个整型实參值：

    CheckedPtr parr(ia,ia+ sizeof(ia)/sizeof(*ia));
    parr.operator++();  //显式调用前缀式
    parr.operator++(0); //显式调用后缀式

所传的值通常被忽略，可是该值是必要的，用于通知编译器须要的是后缀式版本号！

【最佳实践】

    一般而言，最好前缀式和后缀式都定义，仅仅定义前缀式或仅仅定义后缀式的类，将会让习惯于使用两种形式的用户感到奇怪。

//P449 习题14.23~26 着反复习前面几节的知识，因为知识点都比較简单，所以差点儿没有凝视...
#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;

class CheckedPtr
{
    friend bool operator==(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs);
    friend bool operator<(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs);
    friend bool operator>(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs);

    friend CheckedPtr operator+(const CheckedPtr &lhs,const size_t n);
    friend CheckedPtr operator-(const CheckedPtr &lhs,const size_t n);
    friend ptrdiff_t operator-(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs);

public:
    CheckedPtr(int *b,int *e):beg(b),end(e),curr(b) {}

    CheckedPtr &operator++();
    CheckedPtr &operator--();

    CheckedPtr operator++(int);
    CheckedPtr operator--(int);

    int &operator[] (const size_t);
    const int &operator[] (const size_t) const;

    int &operator*();
    const int &operator*() const;


private:
    int *beg;
    int *end;
    int *curr;
};

CheckedPtr operator+(const CheckedPtr &rhs,const size_t n)
{
    CheckedPtr ret(rhs);
    ret.curr += n;
    if (ret .curr > ret.end)
    {
        throw out_of_range("operator + out_of_range!");
    }

    return ret;
}

CheckedPtr operator-(const CheckedPtr &rhs,const size_t n)
{
    CheckedPtr ret(rhs);
    ret.curr -= n;
    if (ret.curr < ret.beg)
    {
        throw out_of_range("operator - out_of_range!");
    }

    return ret;
}

ptrdiff_t operator-(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    if (!(lhs.beg == rhs.beg && lhs.end == rhs.end))
    {
        throw out_of_range("operator - out_of_range!");
    }

    return lhs.curr - rhs.curr;
}

inline
bool operator==(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return lhs.beg == rhs.beg && lhs.curr == rhs.curr && lhs.end == rhs.end;
}
inline
bool operator!=(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return !(lhs == rhs);
}

inline
bool operator<(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return lhs.beg == rhs.beg && lhs.end == rhs.end && lhs.curr < rhs.curr;
}
inline
bool operator>=(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return !(lhs < rhs);
}

inline
bool operator>(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return lhs.beg == rhs.beg && lhs.end == rhs.end && lhs.curr > rhs.curr;
}
inline
bool operator<=(const CheckedPtr &lhs,const CheckedPtr &rhs)
{
    return !(lhs > rhs);
    //OR: return lhs == rhs || lhs < rhs;
}

int &CheckedPtr::operator*()
{
    if (curr == end)
    {
        throw out_of_range("Error Pointer!");
    }

    return *curr;
}

const int &CheckedPtr::operator*() const
{
    if (curr == end)
    {
        throw out_of_range("Error Pointer!");
    }

    return *curr;
}

int &CheckedPtr::operator[](const size_t index)
{
    if (beg + index >= end || beg + index < beg)
    {
        throw out_of_range("index: out_of_range!");
    }
    return *(beg + index);
}

const int &CheckedPtr::operator[](const size_t index) const
{
    if (beg + index >= end || beg + index < beg)
    {
        throw out_of_range("index: out_of_range!");
    }

    return *(beg + index);
}

CheckedPtr &CheckedPtr::operator++()
{
    if (curr == end)
    {
        throw out_of_range("increment past the end of CheckedPtr");
    }
    ++ curr;

    return *this;
}

CheckedPtr &CheckedPtr::operator--()
{
    if (curr == beg)
    {
        throw out_of_range("decrement past the beginning of CheckedPtr");
    }
    -- curr;

    return *this;
}

CheckedPtr CheckedPtr::operator++(int)
{
    CheckedPtr ret(*this);
    ++ *this;

    return ret;
}

CheckedPtr CheckedPtr::operator--(int)
{
    CheckedPtr ret(*this);
    -- *this;

    return ret;
}

//測试
int main()
{
    int ia[] = {10,8,6,4,2,0};
    CheckedPtr flag(ia,ia + sizeof(ia)/sizeof(*ia));

    for (CheckedPtr parr(ia,ia + sizeof(ia)/sizeof(*ia));
            parr != flag + sizeof(ia)/sizeof(*ia); parr = parr + 2)
    {
        cout << *parr << endl;
    }

    for (CheckedPtr parr(ia,ia + sizeof(ia)/sizeof(*ia));
            parr != flag + sizeof(ia)/sizeof(*ia); ++ parr)
    {
        cout << *parr << endl;
    }

    CheckedPtr parr1(ia,ia + sizeof(ia)/sizeof(*ia));
    cout << endl << parr1[2] << endl;
    cout << *parr1 << endl;

    CheckedPtr parr2(ia,ia + sizeof(ia)/sizeof(*ia));
    ++ parr2;
    cout << "parr1 <= parr2 ? " << (parr1 <= parr2) << endl;

    return 0;
}