Наилучшая из устоявших функция
Наилучшей считается та из устоявших функций, формальные параметры которой наиболее точно соответствуют типам фактических аргументов. Для любой такой функции преобразования типов, применяемые к каждому аргументу, ранжируются для определения степени его соответствия параметру. (В разделе 6.2 описаны поддерживаемые преобразования типов.) Наилучшей из устоявших называют функцию, для которой одновременно выполняются два условия:
- преобразования, примененные к аргументам, не хуже преобразований, необходимых для вызова любой другой устоявшей функции;
- хотя бы для одного аргумента примененное преобразование лучше, чем для того же аргумента в любой другой устоявшей функции.
Может оказаться так, что для приведения фактического аргумента к типу соответствующего формального параметра нужно выполнить несколько преобразований. Так, в следующем примере
int arr[3];
void putValues(const int *);
int main() {
putValues(arr); // необходимо 2 преобразования
// массив в указатель + преобразование спецификатора
return 0;
}
для приведения аргумента arr от типа “массив из трех int” к типу “указатель на const int” применяется последовательность преобразований:
1. Преобразование массива в указатель, которое трансформирует массив из трех int в указатель на int.
2. Преобразование спецификатора, которое трансформирует указатель на int в указатель на const int.
Поэтому было бы более правильно говорить, что для приведения фактического аргумента к типу формального параметра устоявшей функции требуется последовательность преобразований. Поскольку применяется не одна, а несколько трансформаций, то на третьем шаге процесса разрешения перегрузки функции на самом деле ранжируются последовательности преобразований.
Рангом такой последовательности считается ранг самой плохой из входящих в нее трансформаций. Как объяснялось в разделе 9.2, преобразования типов ранжируются следующим образом: точное соответствие лучше расширения типа, а расширение типа лучше стандартного преобразования. В предыдущем примере оба изменения имеют ранг точного соответствия. Поэтому и у всей последовательности такой же ранг.
Такая совокупность состоит из нескольких преобразований, применяемых в указанном порядке:
преобразование l-значения ->
расширение типа или стандартное преобразование ->
преобразование спецификаторов
Термин преобразование l-значения относится к первым трем трансформациям из категории точных соответствий, рассмотренных в разделе 9.2: преобразование l-значения в r-значение, преобразование массива в указатель и преобразование функции в указатель. Последовательность трансформаций состоит из нуля или одного преобразования l-значения, за которым следует нуль или одно расширение типа или стандартное преобразование, и наконец нуль или одно преобразование спецификаторов. Для приведения фактического аргумента к типу формального параметра может быть применено только одна трансформация каждого вида.
Описанная последовательность называется последовательностью стандартных
преобразований. Существует также последовательность определенных пользователем преобразований, которая связана с функцией-конвертером, являющейся членом класса. (Конвертеры и последовательности определенных
пользователем преобразований рассматриваются в главе 15.)
Каковы последовательности изменений фактических аргументов в следующем примере?
namespace libs_R_us {
int max( int, int );
double max( double, double );
}
// using-объявление
using libs_R_us::max;
void func()
{
char c1, c2;
max( c1, c2 ); // вызывается libs_R_us::max( int, int )
}
Аргументы в вызове функции max() имеют тип char. Последовательность преобразований аргументов при вызове функции libs_R_us::max(int,int) следующая:
1a. Так как аргументы передаются по значению, то с помощью преобразования l-значения в r-значение извлекаются значения аргументов c1 и c2.
2a. С помощью расширения типа аргументы трансформируются из char в int.
Последовательность преобразований аргументов при вызове функции libs_R_us::max(double,double) следующая:
1b. С помощью преобразования l-значения в r-значение извлекаются значения аргументов c1 и c2.
2b. Стандартное преобразование между целым и плавающим типом приводит аргументы от типа char к типу double.
Ранг первой последовательности – расширение типа (самое худшее из примененных изменений), тогда как ранг второй – стандартное преобразование. Так как расширение типа лучше, чем преобразование, то в качестве наилучшей из устоявших для данного вызова выбирается функция libs_R_us::max(int,int).
Если ранжирование последовательностей преобразований аргументов не может выявить единственной устоявшей функции, то вызов считается неоднозначным. В данном примере для обоих вызовов calc() требуется такая последовательность:
1. Преобразование l-значения в r-значение для извлечения значений аргументов i и j.
2. Стандартное преобразование для приведения типов фактических аргументов к типам соответствующих формальных параметров.
Поскольку нельзя сказать, какая из этих последовательностей лучше другой, вызов неоднозначен:
int i, j;
extern long calc( long, long );
extern double calc( double, double );
void jj() {
// ошибка: неоднозначность, нет наилучшего соответствия
calc( i, j );
}
Преобразование спецификаторов (добавление спецификатора const или volatile к типу, который адресует указатель) имеет ранг точного соответствия. Однако, если две последовательности трансформаций отличаются только тем, что в конце одной из них есть дополнительное преобразование спецификаторов, то последовательность без него считается лучше. Например:
void reset( int * );
void reset( const int * );
int* pi;
int main() {
reset( pi ); // без преобразования спецификаторов лучше:
// выбирается reset( int * )
return 0;
}
Последовательность стандартных преобразований, примененная к фактическому аргументу для первой функции-кандидата reset(int*), – это точное соответствие, требуется лишь переход от l-значения к r-значению, чтобы извлечь значение аргумента. Для второй функции-кандидата reset(const int *) также применяется трансформация l-значения в r-значение, но за ней следует еще и преобразование спецификаторов для приведения результирующего значения от типа “указатель на int” к типу “указатель на const int”. Обе последовательности представляют собой точное соответствие, но неоднозначности при этом не возникает. Так как вторая последовательность отличается от первой наличием трансформации спецификаторов в конце, то последовательность без такого преобразования считается лучшей. Поэтому наилучшей из устоявших функций будет reset(int*).
Вот еще пример, в котором приведение спецификаторов влияет на то, какая последовательность будет выбрана:
int extract( void * );
int extract( const void * );
int* pi;
int main() {
extract( pi ); // выбирается extract( void * )
return 0;
}
Здесь для вызова есть две устоявших функции: extract(void*) и extract(const void*). Последовательность преобразований для функции extract(void*) состоит из трансформации l-значения в r-значение для извлечения значения аргумента, сопровождаемого стандартным преобразованием указателя: из указателя на int в указатель на void. Для функции extract(const void*) такая последовательность отличается от первой дополнительным преобразованием спецификаторов для приведения типа результата от указателя на void к указателю на const void. Поскольку последовательности различаются лишь этой трансформацией, то первая выбирается как более подходящая и, следовательно, наилучшей из устоявших будет функция extract(const void*).
Спецификаторы const и volatile влияют также на ранжирование инициализации параметров-ссылок. Если две такие инициализации отличаются только добавлением спецификатора const и volatile, то инициализация без дополнительной спецификации считается лучшей при разрешении перегрузки:
#include <vector>
void manip( vector<int> & );
void manip( const vector<int> & );
vector<int> f();
extern vector<int> vec;
int main() {
manip( vec ); // выбирается manip( vector<int> & )
manip( f() ); // выбирается manip( const vector<int> & )
return 0;
}
В первом вызове инициализация ссылок для вызова любой функции является точным соответствием. Но этот вызов все же не будет неоднозначным. Так как обе инициализации одинаковы во всем, кроме наличия дополнительной спецификации const во втором случае, то инициализация без такой спецификации считается лучше, поэтому перегрузка будет разрешена в пользу устоявшей функции manip(vector<int>&).
Для второго вызова существует только одна устоявшая функция manip(const vector<int>&). Поскольку фактический аргумент является временной переменной, содержащей результат, возвращенный f(), то такой аргумент представляет собой r-значение, которое нельзя использовать для инициализации неконстантного формального параметра-ссылки функции manip(vector<int>&). Поэтому наилучшей является единственная устоявшая manip(const vector<int>&).
Разумеется, у функций может быть несколько фактических аргументов. Выбор наилучшей из устоявших должен производиться с учетом ранжирования последовательностей преобразований всех аргументов. Рассмотрим пример:
extern int ff( char*, int );
extern int ff( int, int );
int main() {
ff( 0, 'a' ); // ff( int, int )
return 0;
}
Функция ff(), принимающая два аргумента типа int, выбирается в качестве наилучшей из устоявших по следующим причинам:
1. ее первый аргумент лучше. 0 дает точное соответствие с формальным параметром типа int, тогда как для установления соответствия с параметром типа char * требуется стандартное преобразование указателя;
2. ее второй аргумент имеет тот же ранг. К аргументу 'a' типа char для установления соответствия со вторым формальным параметром любой из двух функций должна быть применена последовательность преобразований, имеющая ранг расширения типа.
Вот еще один пример:
int compute( const int&, short );
int compute( int&, double );
extern int iobj;
int main() {
compute( iobj, 'c' ); // compute( int&, double )
return 0;
}
Обе функции compute( const int&, short ) и compute( int&, double ) устояли. Вторая выбирается в качестве наилучшей по следующим причинам:
1. ее первый аргумент лучше. Инициализация ссылки для первой устоявшей функции хуже потому, что она требует добавления спецификатора const, не нужного для второй функции;
2. ее второй аргумент имеет тот же ранг. К аргументу 'c' типа char для установления соответствия со вторым формальным параметром любой из двух функций должна быть применена последовательность трансформаций, имеющая ранг стандартного преобразования.