一、operator的重载
这个关键字平时其实几乎不怎么使用，但是偏偏这个关键字和new/delete之类比较孤僻的关键字还经常一起出现，使整个情况看起来更加诡异。之前应该是在看C++ stl库中看到过在类成员中自定义转换函数的，就是希望让一个对象可以转换为bool类型(通常用在if之类的逻辑表达式中)。当时在看到这个转换函数的时候，它还是和另一个孤僻的stl::tr1扩展中的functional在一起。大家知道，stl的function的理想是将一切(即使参数数量不同的)可以调用的东西(functor类、函数)封装为一个对外统一的函数指针形态。既然它的理想是函数，那么它最好能够判断出自己是否是一个空指针，也就是可以表现为bool的特征。
注意下面类中两个operator的用法，看起来差不多，也比较容易混淆，但是它们是两种完全不同的语法/语义结构，一个是 conversion function，一个是 operator function。从语法的角度看，它们最明显的语法特征是一个operator关键字引导的开始，另一个是类型引导的开始。
gcc-4.4.7libstdc++-v3include r1_implfunctional
/// class function
template<typename _Res, typename... _ArgTypes>
class function<_Res(_ArgTypes...)>
: public _Maybe_unary_or_binary_function<_Res, _ArgTypes...>,
private _Function_base
{
……
// [3.7.2.3] function capacity
/**
* @brief Determine if the %function wrapper has a target.
*
* @return @c true when this %function object contains a target,
* or @c false when it is empty.
*
* This function will not throw an exception.
*/
operator _Safe_bool() const
{
if (_M_empty())
return 0;
else
return &_Hidden_type::_M_bool;
}
// [3.7.2.4] function invocation
/**
* @brief Invokes the function targeted by @c *this.
* @returns the result of the target.
* @throws bad_function_call when @c !(bool)*this
*
* The function call operator invokes the target function object
* stored by @c this.
*/
_Res operator()(_ArgTypes... __args) const;
……
}
二、C++语法中对两种结构的说明
在《C++11-draft-starndard.pdf》中，对于第二种引导的语法叫做"operator-function-id"
operator-function-id:
operator OPERATOR
OPERATOR: one of
new delete new[] delete[]
+ - * / % ˆ & |
! = < > += -= *= /= %=
ˆ= &= |= << >> >>= <<= == !=
<= >= && || ++ -- , ->* ->
( ) [ ]
而对于conversion-function-id语法的定义是这样的
conversion-function-id:
operator conversion-type-id
单单从这两个语法结构看，它们都是以operator开始，但是在语法解析的时候，它们的差别还是很明显的。这里要从概念上明白，operator-function-id和普通的函数名一样，operator和操作符一起作为一个原子的语法单位，它的意义和普通的函数名称一样。直观上可以这么说：在可以出现普通函数的地方，把函数名替换为"operator + 操作符"都是可以的。
tsecer@harry: cat -n operator.function.id.cpp
1 struct A
2 {
3 int operator*(int x)
4 {
5 return x * x;
6 }
7 int mul(int x)
8 {
9 return x * x;
10 }
11 };
12
13 int operator+(const A &a, int x)
14 {
15 return x + x;
16 }
17 int add(const A &a, int x)
18 {
19 return x + x;
20 }
21
22 A a;
23 int main()
24 {
25 return a.operator*(1) + a.mul(1) + operator+(a, 1) + add(a, 1) ;
26 }
tsecer@harry: gcc -c operator.function.id.cpp
tsecer@harry:
看上面的代码片段，可以看到， “operator*” 和 “operator+”作为一个整体，分别与mul和add对应，它们在语法上是等价的，它们都是更高级的unqualified-id语法单位的类型，它们和字面的标识符identifier同一个级别，只是在词法上有不同的描述规则
primary-expression:
literal
this
( expression )
id-expression
lambda-expression
id-expression:
unqualified-id
qualified-id
unqualified-id:
identifier
operator-function-id
conversion-function-id
literal-operator-id
~ class-name
~ decltype-specifier
template-id
三、C++对于conversion函数的说明
从目录的组织上看，conversion是和constructor/destructor一样的特殊成员函数放在同一个目录中，只是ctor/dtor最为常用而掩盖了conversion，而不是conversion不配有姓名。它们他叔的原因在于它们其实都是没有使用类型声明引导。例如constructor的是通过和所在class的名字相同而被识别；destructor是由于开头的'~'，而对应的conversion则需要使用开头的'operator'关键字来识别。
12 Special member functions 256
12.1 Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
12.2 Temporary objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
12.3 Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
12.4 Destructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
12.5 Free store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
12.6 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
12.7 Construction and destruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
12.8 Copying and moving class objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
12.9 Inheriting constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
If a conversion function is a member function, the
“12.3.2 Conversion functions”中对于转换函数的定义
type of the conversion function (8.3.5) is “function taking no parameter returning conversion-type-id”.
四、gcc对class特殊成员的处理
这里只要注意到：gcc内部也的确是把conversion和ctor/dtor同时处理的，也就是说明这个被忽视的conversion的确是一个基础但是没有构造/析构那么高使用频率的特殊类成员。
gcc-4.4.7gcccpparser.c
static cp_declarator *
cp_parser_direct_declarator (cp_parser* parser,
cp_parser_declarator_kind dcl_kind,
int* ctor_dtor_or_conv_p,
bool member_p)
{
……
if (class_type)
{
if (TREE_CODE (unqualified_name) == BIT_NOT_EXPR)
sfk = sfk_destructor;
else if (IDENTIFIER_TYPENAME_P (unqualified_name))
sfk = sfk_conversion;
else if (/* There's no way to declare a constructor
for an anonymous type, even if the type
got a name for linkage purposes. */
!TYPE_WAS_ANONYMOUS (class_type)
&& constructor_name_p (unqualified_name,
class_type))
{
unqualified_name = constructor_name (class_type);
sfk = sfk_constructor;
}
if (ctor_dtor_or_conv_p && sfk != sfk_none)
*ctor_dtor_or_conv_p = -1;
}
……
}
五、简单的使用例子
注意这个例子中函数中的fun是一个对象而不是一个传统上指针
tsecer@harry: cat function.cpp
#include <tr1/functional>
std::tr1::function<void()> fun;
int main()
{
if (!fun)
{
return 123;
}
return 0;
}
tsecer@harry:
tsecer@harry: cat -n function.cpp
1 #include <tr1/functional>
2
3 std::tr1::function<void()> fun;
4
5 int main()
6 {
7 if (!fun)
8 {
9 return 123;
10 }
11 return 0;
12 }
tsecer@harry: g++ -g function.cpp
tsecer@harry: ./a.out
tsecer@harry: echo $?
123
tsecer@harry: gdb ./a.out
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-80.el7
Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
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For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /home/harry/study/cpp.rvalue/a.out...done.
(gdb) b 7
Breakpoint 1 at 0x400604: file function.cpp, line 7.
(gdb) r
Starting program: /home/harry/study/cpp.rvalue/./a.out
Breakpoint 1, main () at function.cpp:7
7 if (!fun)
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-196.tl2.3.x86_64 libgcc-4.8.5-4.el7.x86_64 libstdc++-4.8.5-4.el7.x86_64
(gdb) si
0x0000000000400609 7 if (!fun)
(gdb)
std::tr1::function<void ()>::operator std::tr1::function<void ()>::_Hidden_type* std::tr1::function<void ()>::_Hidden_type::*() const (this=0x400510 <_start>) at /usr/include/c++/4.8.2/tr1/functional:2048
2048 operator _Safe_bool() const
(gdb) list
2043 */
2044 #if __cplusplus >= 201103L
2045 explicit operator bool() const
2046 { return !_M_empty(); }
2047 #else
2048 operator _Safe_bool() const
2049 {
2050 if (_M_empty())
2051 return 0;
2052 else
(gdb) si
0x000000000040070f 2048 operator _Safe_bool() const
(gdb)
0x0000000000400712 2048 operator _Safe_bool() const
(gdb)
0x0000000000400716 2048 operator _Safe_bool() const
(gdb)
2050 if (_M_empty())
(gdb)
0x000000000040071e 2050 if (_M_empty())
(gdb)
0x0000000000400721 2050 if (_M_empty())
(gdb)
std::tr1::_Function_base::_M_empty (this=0x4007ad <__libc_csu_init+77>) at /usr/include/c++/4.8.2/tr1/functional:1760
1760 bool _M_empty() const { return !_M_manager; }
(gdb) si
0x00000000004006c7 1760 bool _M_empty() const { return !_M_manager; }
(gdb) p _M_manager
$1 = (std::tr1::_Function_base::_Manager_type) 0xc35f415e415d415c
(gdb) s
std::tr1::function<void ()>::operator std::tr1::function<void ()>::_Hidden_type* std::tr1::function<void ()>::_Hidden_type::*() const (this=0x601060 <fun>) at /usr/include/c++/4.8.2/tr1/functional:2051
2051 return 0;
(gdb) list
2046 { return !_M_empty(); }
2047 #else
2048 operator _Safe_bool() const
2049 {
2050 if (_M_empty())
2051 return 0;
2052 else
2053 return &_Hidden_type::_M_bool;
2054 }
2055 #endif
(gdb) si
0x0000000000400731 2051 return 0;
(gdb) p _M_manager
$2 = (std::tr1::_Function_base::_Manager_type) 0x0
(gdb)