§ 3. Перегрузка операций

Алгоритмические конструкции

Как вам уже известно из курса информатики, любой алгоритм может быть записан с использованием трех базовых алгоритмических конструкций: следование, цикл и ветвление (пример 3.1).

Команды, составляющие алгоритмическую конструкцию следование, выполняются последовательно, друг за другом, в том порядке, в котором они записаны. Команды цикла и ветвления управляют порядком выполнения других команд в программе и относятся к командам управления (управляющим конструкциями).

Алгоритмическая конструкция ветвления обеспечивает выполнение одной или другой последовательности команд в зависимости от истинности или ложности некоторого условия. Оператор ветвления — команда, реализующая алгоритмическую конструкцию ветвления на языке программирования.

Алгоритмическая конструкция повторение (цикл) представляет собой последовательность действий, выполняемых многократно. Саму последовательность называют телом цикла. Оператор цикла — это команда, реализующая алгоритмическую конструкцию повторения на языке программирования.

Существуют разные возможности управлять тем, сколько раз будет повторяться тело цикла. Может быть задано условие продолжения или окончания работы цикла, а также число повторений тела цикла. В зависимости от этого выделяют цикл с предусловием, цикл с постусловием и цикл с параметром.

Существуют разные возможности управлять тем, сколько раз будет повторяться тело цикла. Может быть задано условие продолжения или окончания работы цикла, а также число повторений тела цикла. Выделяют следующие циклы: цикл с предусловием, цикл с постусловием и цикл с параметром. Выбор цикла зависит от задачи. Во многих случаях циклы взаимозаменяемы. При выборе цикла можно ориентироваться на следующее:

  • цикл с параметром используется тогда, когда известно количество повторений;
  • цикл с предусловием используется в том случае, когда известно условие продолжения работы;
  • цикл с постусловием используется тогда, когда тело цикла должно быть выполнено хотя бы один раз.

Пример 3.1 Блок-схемы алгоритмических конструкций.

Следование

Ветвление

Цикл

  • Цикл с параметром (значение параметра изменяется от 1 до N):

  • Цикл с предусловием:

  • Цикл с постусловием:

Кроме блок-схем, для графического представления алгоритмов используют структурограммы (N — S-диаграммы, диаграммы Насси — Шнейдермана).

Примеры структурограмм

Команда ветвления:

Команда цикла с предусловием:

3.2. Логический тип данных

Для стандартных типов данных таких как int или double ввод и вывод реализован через стандартные операторы >> и <<. Эти же операторы перегружены для ввода-вывода строк. Для пользовательских типов данных, имеющих множество полей, также можно перегрузить операторы ввода-вывода. Перегрузка операторов << и >> намного упрощает процесс вывода объекта на экран и получение пользовательского ввода с записью данных в объект класса.

Рассмотрим перегрузку оператора <<. Оператор является бинарным оператором, поэтому его перегрузка будет аналогична перегрузке оператора «+», рассмотренной в примерах 3.5 и 3.6. Левым операндом у оператора << является объект cout, а правым — объект класса, который нужно вывести. Переопределяемый оператор должен возвращать значение типа ostream, объектом которого является cout. Параметры, описываемой функции, должны быть ссылками (примеры 3.7 и 3.8). Также ссылкой должен быть и возвращаемый результат, поскольку ostream запрещает свое копирование.

Перегрузка оператора ввода происходит аналогично. Отличие в том, что cin является объектом типа istream (примеры 3.9 и 3.10). Ссылка на объект класса, являющийся вторым параметром, не может быть константой, поскольку объект изменяется при вводе.

После перезагрузки операторов ввода и вывода их можно использовать также  для чтения и записи файлов.

Пример 3.7. Перегрузка оператора вывода << для класса Vect, определенного в примере 3.5.

Объявление:

friend ostream & operator << 

(ostream &, const Vect &);

Описание:

ostream & operator << 

(ostream &out, const Vect &p)

{

  out << p.x << " " << p.y << endl;

}

Пример 3.8. Перегрузка оператора вывода << для класса Matrix, определенного в примере 3.6.

Объявление:

friend ostream & operator << 

(ostream &, const Matrix  &);

Описание:

ostream & operator << 

(ostream & out, const Matrix &d)

{

  for (int i = 0; i < d.n; i++){

    for (int j = 0; j < d.m; j++)

      out << setw(4) << d.data[i][j];

    out << endl;

  }

  out << endl;

Пример 3.9. Перегрузка оператора вывода >> для класса Vect, определенного в примере 3.5.

Объявление:

friend istream & operator >> 

(istream &, Vect &);

Описание:

span style="font-size: medium;">istream & operator >> 
(istream &in, Vect &p)

{

    in >> p.x >> p.y;

}

Пример 3.10. Перегрузка оператора вывода >> для класса Matrix, определенного в примере 3.6.

Объявление:

friend istream & operator >> 

(istream &, Matrix &);

Описание:

istream & operator >> 

(istream & in, Matrix &d)

{

  for (int i = 0; i < d.n; i++)

    for (int j = 0; j < d.m; j++)

      in >> d.data[i][j];

}