Bài giảng Ngôn ngữ lập trình C/C++ - Phạm Hồng Thái - Chương 8: Hàm bạn, định nghĩa phép toán cho lớp

 nhiều lớp, thì nó có quyền truy nhập tới tất cả các thuộc tính của các đối tượng trong các lớp này. 
Để làm cho hàm f trở thành bạn của các lớp A, B và C ta sử dụng mẫu viết như sau:
class A; 	// Khai báo trước lớp A
class B; 	// Khai báo trước lớp B
class C; 	// Khai báo trước lớp C
// Định nghĩa lớp A
class A
{
// Khai báo f là bạn của A
friend void f(...) ; 
} ; 
// Định nghĩa lớp B
class B
{
// Khai báo f là bạn của B
friend void f(...) ; 
} ; 
// Định nghĩa lớp C
class C
{
// Khai báo f là bạn của C
friend void f(...) ; 
} ; 
// Xây dụng hàm f
void f(...)
{
...
}
Chương trình sau đây minh họa cách dùng hàm bạn (bạn của một lớp và bạn của nhiều lớp). Chương trình đưa vào 2 lớp VT (véc tơ), MT (ma trận) và 3 hàm bạn để thực hiện các thao tác trên 2 lớp này:
// Hàm bạn với lớp VT dùng để in một véc tơ 
	friend void in(const VT &x); 
// Hàm bạn với lớp MT dùng để in một ma trận
	friend void in(const MT &a); 
// Hàm bạn với cả 2 lớp MT và VT dùng để nhân ma trận với véc tơ
	friend VT tich(const MT &a, const VT &x); 
Nội dung chương trình là nhập một ma trận vuông cấp n và một véc tơ cấp n, sau đó thực hiện phép nhân ma trận với véc tơ vừa nhập.
#include 
#include 
#include 
class VT; 
class MT; 
class VT
{
private:
int n; 
double x[20]; // Toa do cua diem
public:
void nhapsl(); 
friend void in(const VT &x); 
friend VT tich(const MT &a, const VT &x) ; 
}; 
class MT
{
private:
int n; 
double a[20][20]; 
public:
friend VT tich(const MT &a, const VT &x); 
friend void in(const MT &a); 
void nhapsl(); 
} ; 
void VT::nhapsl()
{
cout << "\n Cap vec to = "; 
cin >> n ; 
for (int i = 1; i< = n ; ++i)
{
cout << "\n Phan tu thu " << i <<" = " ; 
cin >> x[i]; 
}
}
void MT::nhapsl()
{
cout <<"\n Cap ma tran = "; 
cin >> n ; 
for (int i = 1; i< = n ; ++i)
for (int j = 1; j< = n; ++j)
{
cout << "\n Phan tu thu: "<<i<< " hang "<< i << " cot " << j << " = "; 
cin >> a[i][j]; 
}
}
VT tich(const MT &a, const VT &x)
{
VT y; 
int n = a.n; 
if (n! = x.n)
return x; 
y.n = n; 
for (int i = 1; i< = n; ++i)
{
y.x[i] = 0; 
for (int j = 1; j< = n; ++j)
y.x[i] = a.a[i][j]*x.x[j]; 
}	
return y; 
}
void in(const VT &x)
{
cout << "\n"; 
for (int i = 1; i< = x.n; ++i)
cout << x.x[i] << " "; 
}
void in(const MT &a)
{
for (int i = 1; i< = a.n; ++i)
{
cout << "\n " ; 
for (int j = 1; j< = a.n; ++j)
cout << a.a[i][j] << " "; 
}	
}
void main()
{
MT a; VT x, y; 
clrscr(); 
a.nhapsl(); 
x.nhapsl(); 
y = tich(a, x); 
clrscr(); 
cout << "\n Ma tran A:"; 
in(a); 
cout << "\n Vec to x: " ; 
in(x); 
cout << "\n Vec to y = Ax: " ; 
in(y); 
getch(); 
}
ĐỊNH NGHĨA PHÉP TOÁN CHO LỚP
Đối với mỗi lớp ta có thể sử dụng lại các kí hiệu phép toán thông dụng (+, -, *, …) để định nghĩa cho các phép toán của lớp. Sau khi được định nghĩa các kí hiệu này sẽ được dùng như các phép toán của lớp theo cách viết thông thường. Cách định nghĩa này được gọi là phép chồng toán tử (như khái niệm chồng hàm trong các chương trước).
Tên hàm toán tử
Gồm từ khoá operator và tên phép toán.
Ví dụ:
	operator+(định nghĩa chồng phép +)
	operator- (định nghĩa chồng phép -) 
Các đối của hàm toán tử
Với các phép toán có 2 toán hạng thì hàm toán tử cần có 2 đối. Đối thứ nhất ứng với toán hạng thứ nhất, đối thứ hai ứng với toán hạng thứ hai. Do vậy, với các phép toán không giao hoán (phép -) thì thứ tự đối là rất quan trọng.
Ví dụ: Các hàm toán tử cộng, trừ phân số được khai báo như sau:
struct PS
{
	int a;	//Tử số
	int b;	// Mẫu số
}; 
PS operator+(PS p1, PS p2);	// p1 + p2
PS operator-(PS p1 , PS p2);	// p1 - p2
PS operator*(PS p1, PS p2);	// p1 *p2
PS operator/(PS p1, PS p2);	// p1/p2
Với các phép toán có một toán hạng, thì hàm toán tử có một đối. Ví dụ hàm toán tử đổi dấu ma trận (đổi dấu tất cả các phần tử của ma trận) được khai báo như sau:
struct MT
{
double a[20][20] ;	// Mảng chứa các phần tử ma trận
int m ;	// Số hàng ma trận
int n ;	// Số cột ma trận
}; 
MT operator-(MT x) ; 
Thân của hàm toán tử
Viết như thân của hàm thông thường. Ví dụ hàm đổi dấu ma trận có thể được định nghĩa như sau:
struct MT
{
	double a[20][20] ;	// Mảng chứa các phần tử ma trận
	int m ;	// Số hàng ma trận
	int n ;	// Số cột ma trận
}; 
MT operator-(MT x)
{
	MT y; 
	for (int i=1 ;i<= y.m ; ++i)
	for (int j =1 ;j<= y.n ; ++j)y.a[i][j] =- x.a[i][j]; 
	return y; 
}
Cách dùng hàm toán tử
Có 2 cách dùng:
Cách 1: Dùng như một hàm thông thường bằng cách viết lời gọi
Ví dụ:
PS p, q, u, v ; 
u = operator+(p, q) ;	// u = p + q
v = operator-(p, q) ;	// v= p - q
Cách 2: Dùng như phép toán của C++ 
Ví dụ:
PS p, q, u, v ; 
u = p + q ;	// u = p + q
v = p - q ;	//v = p - q
Chú ý: Khi dùng các hàm toán tử như phép toán của C++ ta có thể kết hơp nhiều phép toán để viết các công thức phức tạp. Cũng cho phép dùng dấu ngoặc tròn để quy định thứ tự thực hiện các phép tính. Thứ tự ưu tiên của các phép tính vẫn tuân theo các quy tắc ban đầu của C++. Chẳng hạn các phép * và / có thứ tự ưu tiên cao hơn so với các phép + và -
Các ví dụ về định nghĩa chồng toán tử
: Trong ví dụ này ngoài việc sử dụng các hàm toán tử để thực hiện 4 phép tính trên phân số, còn định nghĩa chồng các phép toán > để xuất và nhập phân số. 
Hàm operator<< có 2 đối kiểu ostream& và PS (Phân số). Hàm trả về giá trị kiểu ostream& và được khai báo như sau:
ostream& operator<< (ostream& os, PS p); 
Tượng tự hàm operator>> được khai báo như sau: 
istream& operator>> (istream& is,PS &p); 
Dưới đây sẽ chỉ ra cách xây dựng và sử dụng các hàm toán tử.
Chúng ta cũng sẽ thấy việc sử dụng các hàm toán tử rất tự nhiên, ngắn gọn và tiện lợi.
#include 
#include 
#include 
typedef struct
{
int a,b; 
} PS; 
ostream& operator<< (ostream& os, PS p); 
istream& operator>> (istream& is,PS &p); 
int uscln(int x, int y); 
PS rutgon(PS p); 
PS operator+(PS p1, PS p2); 
PS operator-(PS p1, PS p2); 
PS operator*(PS p1, PS p2); 
PS operator/(PS p1, PS p2); 
ostream& operator<< (ostream& os, PS p)
{
	os << p.a << '/' << p.b ; 
	return os; 
}
istream& operator>> (istream& is,PS &p)
{
	cout << "\n Nhap tu va mau: '' ; 
	is >> p.a >> p.b ; 
	return is; 
}
int uscln(int x, int y)
{
	x=abs(x);y=abs(y); 
	if (x*y==0) return 1; 
	while (x!=y)
	{ 
	if (x>y) x-=y; 
	else y-=x; 
	}
	return x; 
}
PS rutgon(PS p)
{
	PS q;
	int x; 
	x=uscln(p.a,p.b); 
	q.a = p.a / x ; 
	q.b = p.b/ x ; 
	return q; 
}
PS operator+(PS p1, PS p2)
{
	PS q; 
	q.a = p1.a*p2.b + p2.a*p1.b; 
	q.b = p1 .b * p2.b ; 
	return rutgon(q); 
}
PS operator-(PS p1, PS p2)
{
	PS q; 
	q.a = p1.a*p2.b - p2.a*p1 .b; 
	q.b = p1.b * p2.b ; 
	return rutgon(q); 
}
PS operator*(PS p1, PS p2)
{
	PS q; 
	q.a = p1.a * p2.a ; 
	q.b = p1.b * p2.b ; 
	return rutgon(q); 
}
PS operator/(PS p1 , PS p2)
{
	PS q; 
	q.a = p1.a * p2.b ; 
	q.b = p1.b * p2.a ; 
	return rutgon(q); 
}
void main()
{
PS p, q, z, u, v ; 
PS s; 
cout <<"\nNhap cac PS p, q, z, u, v: '' ; 
cin >> p >> q >> z >> u >> v ; 
s = (p - q*z) / (u + v) ; 
cout << "\n Phan so s = " << s; 
getch(); 
}
: Chương trình đưa vào các hàm toán tử:
operator- có một đối dùng để đảo dấu một đa thức
operator+ có 2 đối dùng để cộng 2 đa thức
operator- có 2 đối dùng để trừ 2 đa thức
operator* có 2 đối dùng để nhân 2 đa thức
operator^có 2 đối dùng để tính giá đa thức tại x
ơperator<< có 2 đối dùng để in đa thức
ơperator>> có 2 đối dùng để nhập đa thức
Chương trình sẽ nhập 4 đa thức: p, q, r, s. Sau đó tính đa thức: f = -(p+q)*(r-s)
Cuối cùng tính giá trị f(x), với x là một số thực nhập từ bàn phím.
#include 
#include 
#include 
struct DT
{
	double a[20];// Mang chua cac he so da thuc a0, a1,...
	int n ;// Bac da thuc
}; 
ostream& operator<< (ostream& os, DT d); 
istream& operator>> (istream& is, DT &d); 
DT operator-(const DT& d);
DT operator+(DT d1, DT d2); 
DT operator-(DT d1, DT d2); 
DT operator*(DT d1, DT d2); 
double operator^(DT d, double x);// Tinh gia tri da thuc
ostream& operator<< (ostream& os, DT d)
{
	os << " Cac he so (tu ao): '' ; 
	for (int i=0 ;i<= d.n ;++i)
	os << d.a[i] <<" " ; 
	return os; 
}
istream& operator>> (istream& is, DT &d)
{
cout << " Bac da thuc: '' ;
cin >> d.n; 
cout << ''Nhap cac he so da thuc:" ; 
for (int i=0 ;i<=d.n ;++i)
{ 
	cout << "\n He so bac " << i <<" = '' ; 
	is >> d.a[i] ; 
}
	return is; 
}
DT operator-(const DT& d)
{
	DT p; 
	p.n = d.n; 
	for (int i=0 ;i<=d.n ;++i)
	p.a[i] = -d.a[i]; 
	return p; 
}
DT operator+(DT d1, DT d2)
{
DT d; 
int k,i; 
k = d1.n > d2.n ? d1.n : d2.n ; 
for (i=0;i<=k ;++i) 
	if (i<=d1.n && i<=d2.n) d.a[i] = d1.a[i] + d2.a[i]; 
	else 	if (i<=d1.n) d.a[i] = d1.a[i]; 
	else d.a[i] = d2.a[i]; 
	i = k; 
	while (i>0 && d.a[i]==0.0) --i; 
	d.n=i; 
	return d ; 
}
DT operator-(DT d1, DT d2)
{
	return (d1 + (-d2)); 
}
DT operator*(DT d1 , DT d2)
{
DT d; 
int k, i, j; 
k = d.n = d1.n + d2.n ; 
for (i=0;i<=k;++i) d.a[i] = 0; 
for (i=0 ;i<= d1 .n ;++i) 
for (j=0 ;j<= d2.n ;++j)
	d.a[i+j] += d1 .a[i]*d2.a[j]; 
return d; 
}
double operator^(DT d, double x)
{ 
double s=0.0 , t=1.0; 
for (int i=0 ;i<= d.n ;++i)
{
	s += d.a[i]*t; 
	t *= x; 
}
	return s; 
}
void main() 
{
DT p,q,r,s,f; 
double x,g; 
clrscr(); 
cout > p; 
cout > q; 
cout > r; 
cout > s; 
cout > x; 
f = -(p+q)*(r-s);
g = f^x; 
cout << "\n Da thuc f "<< f ; 
cout << "\n x = '' << x; 
cout << "\n f(x) = '' << g; 
getch(); 
}