函数与运算符的重.ppt

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1、1,第5章 函数，函数与运算符的重载,要点,函数 函数的重载 运算符的重载,2,函数：参数化的子程序；从SP的观点，函数：程序长度；整个程序子任务;从运算的角度，函数:C+提供的用户定义 的运算。运算符:系统提供的运算;作为OOP的C+，类:核心，类=数据+方法，方法/类的函数成员:对数据的运算和处理。,函数在C+中的意义,3,例：按照Cardan公式，计算3次方程x3+px+q=0 的一个实根：,5.1 3次方程求根程序的设计,方法：(1)计算浮点数的立方根的程序作为函数(2)主程序中2次调用该函数(3)计算 迭代公式：rn+1=2/3*rn+y/(3rn2),4,#include#incl

2、udefloat cuberoot(float);/原型void main(void)float p,q,xr;coutpq;float a=sqrt(q/2*q/2+p/3*p/3*p/3);/xr=cuberoot(-q/2+a)+cuberoot(-q/2-a);coutendlThe real root of the equation is xr;,5,/计算:rn+1=2/3*rn+x/(3rn2)float cuberoot(float x)float root,croot;const float eps=1e-6;croot=x;do root=croot;croot=(2*ro

3、ot+x/(root*root)/3;while(abs(croot-root)eps);return(croot);,6,执行结果,7,属性说明 类型 函数名(参数表)；,5.2 函数的说明与使用,1.函数说明,函数原型/声明,-指出函数的名称，类型和参数,例：int add(int a，int b)；inline void swap(float&，float&)；void print(char*)；,可省略,8,inline:内联函数 P125static:静态函数 P170virtual:虚函数 P202friend:某类的友元函数 P170,属性说明 类型 函数名(参数表)；,可缺省,

4、属性说明,函数的返回类型,标识符,除main()函数和类的构造/析构函数之外，所有函数必须指出返回类型,9,例：/program 7_1.cppclass stack float datamaxsize;int top;public:stack(void);/构造函数 P168 stack(void);/析构函数 P169;stack:stack(void)top=0;coutstack initialized.endl;,10,例：class point/point:平面上一点private：float Xcoord，Ycoord；public：void SetX(float x)Xcoor

5、d=x；/初始化 void SetY(floaty)Ycoord=y；/初始化 float GetX(void)return Xcoord；float GetY(void)return Ycoord；;point p1;point*p2=new point;,11,例：main()print(void)cuberoot(float x)add(int a，int b),属性说明 类型 函数名(参数表)；,参数表,空/void/，,例：add(int，int)swap(float&，float&)/引用方式,函数原型中的参数表可忽略参数名,12,程序中某函数的调用语句出现在该函数的定 义前，必须

6、在调用语句之前列出函数原型；,函数原型的使用,/program5_1.cpp#include#includefloat cuberoot(float);void main(void),类定义中，较大的函数成员定义移到类说明 外，该函数的原型列于类说明之中。,13,例：class point/point:平面上一点private：float Xcoord，Ycoord；public：void SetX(float x)Xcoord=x；/初始化 void SetY(floaty)Ycoord=y；/初始化 floatGetX(void)return Xcoord；floatGetY(void)r

7、eturn Ycoord；;,14,例：class Clock/时钟类的定义 public:/外部接口，公有成员函数/函数原型 void SetTime(int NewH=0,int NewM=0,int NewS=0);private:/私有数据成员 int Hour,Minute,Second;void Clock:SetTime(int NewH,int NewM,int NewS)Hour=NewH;Minute=NewM;Second=NewS;,15,函数定义包括函数体,1.函数说明,函数定义,属性说明 类型 函数名(参数表)函数体,与函数原型一致,不可省略参数名,复合语句,函数定

8、义与函数原型的主要区别,16,例：class Clock/时钟类的定义 public:/外部接口，公有成员函数 void SetTime(int NewH=0,int NewM=0,int NewS=0);/函数原型 private:/私有数据成员 int Hour,Minute,Second;/函数定义void Clock:SetTime(int NewH,int NewM,int NewS)Hour=NewH;Minute=NewM;Second=NewS;/函数体,17,2.函数调用,函数调用的两要素,-已定义函数的实际运行,函数名实参表,例：/program5_1.cpp函数的调用实施

9、过程 xr=cuberoot(-q/2+a)+cuberoot(-q/2-a);,(1)搜索同名函数定义；/函数重载(2)核对实参的参数个数，类型，顺序，判定 是否与函数定义中的形参表一致；,例：print(void),18,/计算float cuberoot(float x)float root,croot;const float eps=1e-6;croot=x;do root=croot;croot=(2*root+x/(root*root)/3;while(abs(croot-root)eps);return(croot);,(3)根据参数类型(值/引用参 数)进行值参数的值传递/引用

10、参数的换名；(4)运行函数体代码；(5)返回调用点及函数值。,19,(1)把运行控制从函数体返回到函数调用点；(2)返回数据值。,3.函数的返回,函数的返回完成的任务,例：void main(void).;xr=cuberoot(-q/2+a)+cuberoot(-q/2-a);float cuberoot(float x).return(croot);,20,例：void print()cout“HelloWorld!”；void show()cout“Wonderful C+!”；,函数的返回值,返回void类型,-函数无值返回,未作类型说明的函数，返回int型值,返回数值类型,例：add

11、(int a，int b)；/返回int型值 int add(int a，int b)；/返回1个值 float cuberoot(float x)；,21,函数的返回值,返回数值类型,函数返回的数值1个，以结构/类，数组/对象指针类型方式实现,例：int add(int a，int b)；/返回1个值,22,例：#includeclass complex/复数类声明public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0)real=r;imag=i;/构造函数 complex operator+(complex c2);/运算符+重载成员函数 privat

12、e:/私有数据成员double real;/复数实部double imag;/复数虚部;complex complex:operator+(complex c2)return complex(real+c2.real,imag+c2.imag);,23,例：#include int,返回引用类型,24,例：void print(void)；int getx()；,4.函数的参数,无参函数,-void/空：无参,1/多个参数,例：/对n元int型数组array排序 void sort(int n，char*array)；/求3个实数a，b，c中最大者 float max(flaot a,floa

13、t b,float c)；,25,1/多个参数,定义中注意参数表的组成。不同的函数根据函数名和参数表来区分，只有二者完全一致才是同一函数。P125,例：函数重载 int abs(int n)return(n0?-n：n)；float abs(float f)if(f0)f=-f；return f;double abs(double d)if(d0)return-d；return d;,26,不定个数参数,-参数个数是变化的,例:设计电话计费函数，为了计算通话费，不同 的通话类型(市话，长途，数据与通讯，BP 机等)有不同数目的参数。,27,不定个数参数,处理参数个数不定的途径,例：void s

14、ort(int n，float*a)；,例：int f(int a，int b)return a+b*b；int f(int a，int b，int)return a*a+b；f(x，y)调用f(int a，int b)f(x，y，0)f(int a，int b，int),有的C+版本(VC6.0)提供库函数，支持,void abc(int i，)；,为了区分函数，允许参数表中包含无名参数,28,C+允许为函数定义可缺省参数,处理参数个数不定的途径,例：int sqrsum(int a，int b，int c=0)/c:可缺省参数 return a*a+b*b+c*c；合法的调用方式:sqrs

15、um(x，y，z)；/x，y，z:int型,c=z sqrsum(x+y，x-y)；sqrsum(x，y)；,参数表中可有任意多个参数为可缺省参数，所有可缺省参数必须列后。调用该函数时，不允许部分缺省:省去全部缺省参数/一个也不省。,29,例：int sqrsum(int a，int b，int c=0,int d=1)/c,d:可缺省参数 return a*a+b*b+c*c+d；调用方式:sqrsum(x，y，z)；/，部分缺省 sqrsum(x+y，x-y)；/，全部缺省 sqrsum(x，y，m，n)；/，全部不缺省,30,5.值调用与引用调用,赋值调用方式,赋值形参：函数定义的参数中

16、，除了说明为 引用(&)的参数外，其余类型的形 参都属于赋值形参。赋值形参在 函数的每次调用时，必须为每个 赋值形参创建新的参数变量。,函数调用时，检查函数名及参数表，为值参分配内存，计算对应的实参表达式，把计算的值赋给刚创建的参数变量，运行函数体。,31,实参表达式：函数调用语句中与赋值形参对应 的实参：指定类型的常量/变量/表 达式。函数调用时，计算该表达 式的值，作为初值赋给刚为赋值 形参创建的参数变量。,赋值调用方式,为赋值形参创建的变量局限于函数体的局部变量，作为该形参的实例，一旦运行完毕，撤消该参数变量。,32,例：定义函数；int multiple3(int n)/n:赋值形参

17、n=n*3；return n；调用函数multiple3 3次：int n=5；/n:变量 coutmultiple3(2)multiple3(n)multiple3(3*n)nendl；/表达式,6 15 45 5,执行结果,33,实参表达式使用只计算值的表达式,实参表达式,例：3*n，x+y，&x，multiple3(n),对可能改变变量值的表达式，注意:当1个函数 有多个赋值形参时，值传递过程中，多个实参 表达式计算的次序。,例：n+，m=s+m*3 realpara(n+，n-)；,34,例：void swap(int&a，int&b)/a,b:引用形参 int temp=a；a=b；

18、b=temp；,引用调用方式,引用形参：函数定义的参数表中，&参数名,函数原型：void swap(int,35,(1)函数的调用语句中对应于引用形参的实参必须是同类型的变量，非变量的表达式则不允许；(2)参数传递的内容：地址；(3)函数体的运行中，引用形参起“换名”作用；(4)函数体运行结束，控制转回调用点时，该引用形参与实参变量的对应关系终止。但调用过程中对该实参变量的处理和操作的结果，保留下来。,引用形参不同于赋值形参的参数传递机制的要点,36,例：void swap(int/,37,例：void swap(int/结果x=3,y=5 swap(&y，&z)；/结果x=5，y=7，z=3

19、,7,3,3,5,38,例：指针 void swap(int*a，int*b)int temp=*a；*a=*b；*b=temp；int x=5，y=3；swap(/结果x=3,y=5,39,引用调用，表面上与利用指针形参的赋值调用效果相同，实际上优于指针:不需要像指针参数那样通过间址访问。,函数采用引用参数的情形,改变某些变量的值；占内存较多的参数(数组，对象)。,40,int a10=0;int b10=1;int a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;int a10;a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;/,41,char a23=a,bb;strcpy(a0,a1)

20、;couta0;,42,6.函数的嵌套与递归,函数嵌套,函数的函数体中包含1/多个函数调用语句,嵌套：函数A调用函数B。函数B的定义/原型必 须出现在函数A的定义语句之前。函数A调用函数B：调用A的过程中，调 用B；执行结束返回到A的函数体中。,43,例：void main()fa();,void fa()fb();,嵌套用stack管理，调用层次时空开销,44,函数的递归,函数其函数体中直/间接地自己调用自己,例：间接递归 A调用函数B，函数B又调用函数A,例：float fac(int n)/n!float f=(n2)?1:n*fac(n-1);return f,45,例：快速排序算法

21、int partition(int i，int j，float ai)int m=i;float c=ai；for(int k=i+1；kj;k+)if(akc)am=ak；m+；ak=am；am=c;return m；,46,void Qsort(int f，int l，float a)if(lf)int m=patition(f，l，a)；Qsort(f，m，a)；Qsort(m，l，a)；,47,(1)直/间接递归必须保证在有限次调用后结束；(2)函数调用时系统付出时空间代价，在机能 相同的情形下，非递归程序效率较高。,48,7.内联函数,C+程序中符合条件的函数,函数说明前：inlin

22、e的函数；类内定义的函数成员。,inline 类型 函数名（形式参数表）；,例：class point float Xcoord；public：void SetX(float x)Xcoord=x；;,49,编译过程中，inline函数的代码插入到该函数 的各调用点，使程序执行中，每次该函数调 用时不需控制转移，但该函数代码可能有多 个拷贝在目标程序中；把函数体短小而频繁调用的函数说明为inline 函数;编译预处理的宏定义方式，类似于inline函数 的功能。inline函数的方式更方便和可靠。,7.内联函数,50,使用内联函数注意,内联函数体内不能有循环语句和 switch语句；若已在函数

23、原型中指定inline，函 数定义时不能重复给出；递归函数不能被定义成“内联”函数。,51,例：#include#include inline int isnumber(char);void main()char c;int n;n=0;while(c=getchar()!=n)if(isnumber(c)n+;int isnumber(char ch)return(ch=0,52,5.3 函数与运算符的重载,1.重载,-同名不同义，不同情况下表现出不同“行为”，面向对象系统的3大特性之一的多态性通过重 载实现,函数重载：多个函数同名，但执行的操作和 操作对象不同操作符重载：一个运算符，可进行

24、多种不同 含义的解释，进行不同操作,重载,53,例：比较大小：2个整数比较、2个浮点数比 较、.在C+中必须逐个定义不同名的多个函数 目标：系统自动判断，用户只要记住函数 名即可 重载：写多个同名函数，由系统根据操作 数自动判断调用哪个函数,54,2.函数（名）重载,-为了方便程序员的使用，多个不同的函数采 用同一名字,例：int abs(int n)return(n0?-n：n)；float abs(float f)if(f0)f=-f；return f;double abs(double d)if(d0)return-d；return d;,不同的数据类型求和，数据的差别很大(整数/向量/

25、矩阵)，求和操作差别也大，但完成不同求和操作的函数可以取相同名字,55,例：int abs(int n)return(n0?-n:n);float abs(float f)if(f0)f=-f;return f;main()int a;float b;double c;a=abs(-3);b=abs(-3.20);,56,类,void show(int int_num),void show(double double_num),void show(int nit_ um,float float_um),123,1.23,123,1.23,57,函数重载满足的条件,参数表中对应的参数类型不同参数

26、表中参数个数不同参数表中不同类型参数的次序不同,例：void print(int)；/int型 void print(point)；/类point的对象 int sum(int，int)；int sum(int，int，int)；int get(int n，float a)；int get(int n，float a，int n)；,58,定义同名函数时注意,(1)返回类型不能区分函数,例：float add(int，float)；int add(int，float)；/,(2)采用引用参数不能区分函数,例：void print(double)；void print(double&)；/voi

27、d print(const double&)；/,59,定义同名函数时注意,(3)有些派生基本类型的参数可以区分同名函数，但需注意,例：int abs(int)；unsigned int abs(unsigned int)；调用：int a=3，b；unsigned int c=5，d；b=abs(-3)；b=abs(3)；/二义性 d=abs(3*a)；/二义性,二义性：系统对某函数调用语句，有=2个 同名函数与之匹配；找不到与之 匹配的函数定义。,60,定义同名函数时注意,(4)包含可缺省参数时，可能造成二义性,例：int sum(int a，int b，int c=0)；int sum(

28、int a，int b)；调用：sum(5,3);/二义性,a.寻找1个完全匹配，找到就调用 b.通过内部转换寻找1个匹配，找到就调用 c.通过用户自己定义的转换寻找1个匹配，找到 就调用,匹配重载函数的顺序,61,无准确匹配的函数定义时的处理方式,(1)数组名-指针变量，函数名-函数指针，某类 型变量-const常量的转换，实现匹配?(2)实参类型:低高(字长:短长)进行基本类型-派生类型的转换，可匹配?(3)有无可变个数参数的函数，如有把它归为该 函数。上述尝试性处理后可能出现仍无匹配/匹配不唯 一，可能输出出错信息/错误运行。,定义同名函数时注意,62,(4)同名函数应具有相同的功能,定

29、义同名函数时注意,例：#include int add(int x,int y)coutint,int:;return x+y;double add(double x,double y)coutdouble,double:;return x+y;int add(int x,double y)coutint,double:;return int(x+y);double add(double x,int y)coutdouble,int:;return x+y;,63,void main()coutadd(99,88)endl;coutadd(99.9,88.8)endl;coutadd(99,8

30、8.8)endl;coutadd(99.9,88)endl;,64,3.运算符重载的需要性,问题的提出：C+中，定义一个类就产生一个新类型，类的对象和变量一样可以作为参数传递/函数的返回类型 希望某些运算符能对整个对象操作，而不是C的简单操作 例：+运算符能够实现2个对象间的加 把某些事交给系统去做，用户只要知道相加就可 提出运算符重载，扩充运算符的功能。即：对运算符进 行重载定义，然后使用，由系统自动判断采用哪个具体 的运算符 C+语言的可扩充性,65,例：类A的对象a1、a2、a3，希望：a3=a1+a2；分别把对象a1和a2的各个数据成员值对应相加，然后赋给对象a3 实现途径：对运算符进

31、行重载,66,4.可重载运算符P127,限定符，：条件运算符?:取长度运算符sizeof,不可重载的运算符,可重载的运算符中的情况,1)算术/逻辑/位运算符和关系运算符中的，=，与基本数据类型有关，通过重载，使之用于用户定义的数据类型；,67,可重载的运算符中的情况,2)赋值运算符=，关系运算符=，!=，指针运算 符&和*，下标运算符，涉及的数据类型按 C+规定，不限于基本数值类型，“自动”重载；,3)+/-可作为前/后缀：后缀+的重载函数的原型参数表中增加int型的 无名参数。,前缀+operator+()/作为类成员 operator+()/作为类外函数后缀+operator+(int)/

32、作为类成员 operator+(，int)/作为类外函数,68,前缀+a或a.operator+()operator+(a)后缀+a+或a.operator+(0)operator+(a，0),调用:,前缀+operator+()/作为类成员 operator+()/作为类外函数后缀+operator+(int)/作为类成员 operator+(，int)/作为类外函数,69,例：#include class Increasepublic:Increase(int x):value(x)friend Increase/返回原有对象值,70,5.运算符重载函数的定义,operator,函数名,例

33、：前缀 operator+()operator+(),71,#include class Numberint x;public:Number()x=0;Number(int i)x=i;void disp()coutx=xendl;void operator+()x+;/前置运算符void operator+(int)x+=2;/后置运算符;,72,void main()Number obj(5);obj.disp();+obj;/调用前置运算符 obj.disp();obj+;/调用后置运算符 obj.disp();,73,#include class vectorint x,y;publi

34、c:vector();vector(int i,int j)x=i;y=j;void disp()cout(x,y)endl;void operator+=(vector D)x+=D.x;y+=D.y;void operator-=(vector D)x-=D.x;y-=D.y;,74,void main()vector A(1,2),B(4,2);coutA:;A.disp();coutB:;B.disp();A+=B;coutA+=B:;A.disp();A-=B;coutA-=B:;A.disp();,75,例：#include enum newboolFalse,True;newbo

35、ol operator+(newbool a,newbool b)if(a=False),76,main()newbool b1=True,b2=False,b3=True;b1=b1+b2;coutb1endl;b1=operator+(b1,b2);/b1=b1+b2；coutb1endl;b1=operator-(b3);coutb1endl;b1=(b1+b3)*False;coutb1endl;,77,输出结果,78,运算符重载函数的调用,(1)与原运算符相同的调用方式,(2)一般函数调用方式,例：b1=b1+b2;,例：b1=operator+(b1,b2);,79,5.4 程序实

36、例,1.“三色冰激凌”程序,28种颜色的原料，组合成多少种三色冰激淋:1)P283=28*27*26种；2)C283=P283/3!种。元素数:28，选择数:3。,80,/program 5_2.cpp#include long factorial(int number);void main(void)int i,selections,elements;coutselections;/3 coutelements;/28 double answer=elements;for(i=1;iselections;i+)/P283=28*27*26 answer*=-elements;coutA(el

37、ements+selections-1,selections)=;coutanswerendl;,81,answer/=factorial(selections);/C283=P283/3！cout1)value*=number-;return value;,82,long factorial(int number)if(number=1)return 1;else return number*factorial(number-1);,/n!的递归算法/n!=1 n1,fact(3),fact(2)*,3,fact(1)*,2,=1,83,运行结果,84,2.Hanoi塔问题,有3个立柱A，B

38、，C，A柱上穿有大小不等的圆盘64个，较大的圆盘在下，较小者在上。要求借助于B柱把A柱上的64个圆盘移到C柱，规则：(1)每次只能把一个柱上最上面的圆盘移至 另一个柱的最上层；(2)保持在每个柱上的圆盘较大者在下，较 小者在上。,85,移动前,移动后,86,87,88,89,/program 5_3.cpp#include void hanoi(int,char,char,char);void main(void)int m;coutm;coutendlThe step to movingmdisks：;hanoi(m,A,B,C);/AC,B,90,/显示移盘方案 void move(char from,char to)coutto;void hanoi(int n,char a,char b,char c)if(n=1)/n=1,AC move(a,c);else hanoi(n-1,a,c,b);/AB move(a,c);/AC（最大的盘）hanoi(n-1,b,a,c);/BC,C,A,91,运行结果,