C++运算符的重载

文章目录

C++运算符的重载
- 一、运算符重载基本概念
- 二、赋值运算符的重载
- 三、运算符重载为友元函数
- 四、流插入运算符和流提取运算符的重载
- 五、类型转换运算符和自增、自减运算符的重载
- 六、运算符重载的注意事项

一、运算符重载基本概念

1.运算符重载的需求
- C++预定义的运算符，只能用于基本数据类型的运算：整型、实型、字符型、逻辑型…
  +、-、*、/、%、^、&、~、!、|、=、<<、>>、!=…
- 在数学上，两个复数可以直接进行+、-等运算。但在C++中，直接将+或-用于复数对象是不允许的。
- 有时会希望，让对象也能通过运算符进行运算。这样代码更简洁，容易理解
- 例如：
  complex_a和complex_b是两个复数对象；求两个复数的和, 希望能直接写：complex_a + complex_b
2.运算符重载概念
- 运算符重载，就是对已有的运算符(C++中预定义的运算符)赋予多重的含义，使同一运算符作用于不同类型的数据时导致不同类型的行为。
- 运算符重载的目的是：扩展C++中提供的运算符的适用范围，使之能作用于对象。
- 同一个运算符，对不同类型的操作数，所发生的行为不同。
3.运算符重载的形式
- 运算符重载的实质是函数重载
- 可以重载为普通函数，也可以重载为成员函数
- 把含运算符的表达式转换成对运算符函数的调用。
- 把运算符的操作数转换成运算符函数的参数。
- 运算符被多次重载时，根据实参的类型决定调用哪个运算符函数。
- 运算符重载的格式：
```
返回值类型 operator 运算符（形参表）
{……
}
```

4.运算符重载示例

重载为成员函数时，参数个数为运算符目数减一。
重载为普通函数时，参数个数为运算符目数。

class Complex
{public:double real, imag;Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}Complex operator-(const Complex &c);
};
Complex operator+(const Complex &a, const Complex &b)
{return Complex(a.real + b.real, a.imag + b.imag); //返回一个临时对象
}
Complex Complex::operator-(const Complex &c)
{return Complex(real - c.real, imag - c.imag); //返回一个临时对象
}
int main()
{Complex a(4, 4), b(1, 1), c;c = a + b; //等价于c=operator+(a,b);cout << c.real << "," << c.imag << endl;cout << (a - b).real << "," << (a - b).imag << endl;//a-b等价于a.operator-(b)return 0;
}

输出：
5,5
3,3

c = a + b; 等价于c=operator+(a,b);
a-b 等价于a.operator-(b)

二、赋值运算符的重载

1.赋值运算符 ‘=’重载
有时候希望赋值运算符两边的类型可以不匹配，比如，把一个int类型变量赋值给一个Complex对象，或把一个 char * 类型的字符串赋值给一个字符串对象,此时就需要重载赋值运算符“=”。
赋值运算符“=”只能重载为成员函数

代码示例：

class String
{private:char *str;public:String() : str(new char[1]) { str[0] = 0; }const char *c_str() { return str; };String &operator=(const char *s);String::~String() { delete[] str; }
};
String &String::operator=(const char *s)
{ //重载“=”以使得 obj = “hello”能够成立delete[] str;str = new char[strlen(s) + 1];strcpy(str, s);return *this;
}
int main()
{String s;s = "Good Luck,"; //等价于 s.operator=("Good Luck,");cout << s.c_str() << endl;// String s2 = "hello!"; //这条语句要是不注释掉就会出错s = "Shenzhou 8!"; //等价于 s.operator=("Shenzhou 8!");cout << s.c_str() << endl;return 0;
}

输出：
Good Luck,
Shenzhou 8!

2.浅拷贝和深拷贝
- 浅拷贝：通过赋值运算符“=”，没有经过重载，“=”的作用是逐个字节的复制。
```
  class String{private:char *str;public:String() : str(new char[1]) { str[0] = 0; }const char *c_str() { return str; };String &operator=(const char *s){delete[] str;str = new char[strlen(s) + 1];strcpy(str, s);return *this;};~String() { delete[] str; }};
```
- 举例：
  
  String S1, S2;
  S1 = “this”;
  S2 = “that”;
  S1 = S2;
- 如不定义自己的赋值运算符，那么S1=S2实际上导致 S1.str和 S2.str指向同一地方。
- 如果S1对象消亡，析构函数将释放 S1.str指向的空间，则S2消亡时还要释放一次。
- 另外，如果执行 S1 = “other”；会导致S2.str指向的地方被delete
- 因此要在 class String里添加成员函数:
```
String &operator=(const String &s)
{delete[] str;str = new char[strlen(s.str) + 1];strcpy(str, s.str);return *this;
}
```
- 出现问题：下列语句
  
  String s;
  s = “Hello”;
  s = s;
- 改进办法：
```
String &operator=(const String &s)
{if (this == &s)return *this;delete[] str;str = new char[strlen(s.str) + 1];strcpy(str, s.str);return *this;
}
```
3.对 operator = 返回值类型的讨论
对比void、String、String &

考虑：
```
 a = b = c;(a=b)=c; //会修改a的值
```
对运算符进行重载的时候，好的风格是应该尽量保留运算符原本的特性

a = b = c; 等价于a.operator=(b.operator=(c));
(a=b)=c; 等价于 (a.operator=(b)).operator=(c);
- 为 String类编写复制构造函数的时候，会面临和 = 同样的问题，用同样的方法处理：
```
String(String &s)
{str = new char[strlen(s.str) + 1];strcpy(str, s.str);
}
```

三、运算符重载为友元函数

1.运算符重载为友元函数需求
一般情况下，将运算符重载为类的成员函数，是较好的选择。但有时，重载为成员函数不能满足使用要求，重载为普通函数，又不能访问类的私有成员，所以需要将运算符重载为友元。

2.运算符重载为友元函数示例

class Complex
{double real, imag;public:Complex(double r, double i) : real(r), imag(i){};Complex operator+(double r);
};
Complex Complex::operator+(double r)
{ //能解释 c+5return Complex(real + r, imag);
}

经过上述重载后：
Complex c ;
c = c + 5; //有定义，相当于 c = c.operator +(5);
但是：
c = 5 + c; //编译出错

所以，为了使得上述的表达式能成立，需要将 + 重载为普通函数，需要将运算符 + 重载为友元。

class Complex
{double real, imag;public:Complex(double r, double i) : real(r), imag(i){};Complex operator+(double r);friend Complex operator+(double r, const Complex &c);
};
Complex operator+(double r, const Complex &c)
{ //能解释 5+creturn Complex(c.real + r, c.imag);
}

四、流插入运算符和流提取运算符的重载

1.流插入运算符的重载
- cout 是在 iostream中定义的ostream 类的对象。
- “<<” 能用在cout 上是因为，在iostream里对 “<<” 进行了重载。
- 重载形式：
```
ostream &ostream::operator<<(int n)
{…… //输出n的代码return *this;
}
ostream &ostream::operator<<(const char *s)
{…… //输出s的代码return *this;
}
```

2.例题

假定c是Complex复数类的对象，现在希望写“cout << c;”，就能以“a+bi”的形式输出c的值，写“cin>>c;”，就能从键盘接受“a+bi”形式的输入，并且使得c.real = a,c.imag = b。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class Complex
{double real, imag;public:Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i){};friend ostream &operator<<(ostream &os,const Complex &c);friend istream &operator>>(istream &is, Complex &c);
};
ostream &operator<<(ostream &os, const Complex &c)
{os << c.real << "+" << c.imag << "i"; //以"a+bi"的形式输出return os;
}
istream &operator>>(istream &is, Complex &c)
{string s;is >> s; //将"a+bi"作为字符串读入, “a+bi” 中间不能有空格int pos = s.find("+", 0);string sTmp = s.substr(0, pos);                 //分离出代表实部的字符串c.real = atof(sTmp.c_str());                    //atof库函数能将const char*指针指向的内容转换成 floatsTmp = s.substr(pos + 1, s.length() - pos - 2); //分离出代表虚部的字符串c.imag = atof(sTmp.c_str());return is;
}

主函数：

int main()
{Complex c;int n;cin >> c >> n;cout << c << "," << n;return 0;
}

运行结果：

13.2+133i 87↙
13.2+133i, 87

五、类型转换运算符和自增、自减运算符的重载

1.重载类型转换运算符

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex
{double real, imag;public:Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i){};operator double() { return real; }//重载强制类型转换运算符 double
};
int main()
{Complex c(1.2, 3.4);cout << (double)c << endl; //输出 1.2double n = 2 + c;          //等价于 double n=2+c.operator double()cout << n;                 //输出 3.2
}

2.自增，自减运算符的重载
自增运算符++、自减运算符–有前置、后置之分，为了区分所重载的是前置运算符还是后置运算符，C++规定：
- 前置运算符作为一元运算符重载
```
/*重载为成员函数：*/
T &operator++();
T &operator--();
/*重载为全局函数：*/
T1 &operator++(T2);
T1 &operator—(T2);
```
- 后置运算符作为二元运算符重载，多写一个没用的参数：
```
/*重载为成员函数：*/
T operator++(int);
T operator--(int);
/*重载为全局函数：*/
T1 operator++(T2, int);
T1 operator—(T2, int);
```

六、运算符重载的注意事项

1.C++不允许定义新的运算符；
2.重载后运算符的含义应该符合日常习惯；
- complex_a + complex_b
- word_a > word_b
- date_b = date_a + n
3.运算符重载不改变运算符的优先级；
4.以下运算符不能被重载：“.”、“.*”、“::”、“?:”、sizeof；
5.重载运算符()、[]、->或者赋值运算符=时，运算符重载函数必须声明为类的成员函数。

【知识索引】【C++入门】

【C++入门】C++ 运算符的重载相关推荐

C++——运算符的重载---以成员函数方式重载---以友元函数方式重载
一.运算符的重载 1.运算符的重载允许把标准运算符(如+ - * /等运算符)应用于自定义数据类型的对象,可以提高程序的可读性,运算符的重载本质上还是函数重载.运算符仅仅是语法上的方便,它是另一种函 ...
C++知识点43——解引用运算符和箭头运算符的重载及智能指针类的实现
一.概念. 在自定义行为类似指针的类时,需要重载*和->.C++中的智能指针就重载了这两个运算符.->必须是成员函数,*也应该是成员函数.与内置类型保持一致,这两个函数通常都是const的 ...
C++知识点42——下标运算符[]的重载及string类的实现
一.下标运算符的重载 1.概念如果一个类表示容器,那么要重载下标运算符[],下标运算符必须是成员函数.下表访问运算符通常要有一个const版本和一个非const版本.如果不定义const版本,那么c ...
C++知识点41——运算符的重载概念与分数类实现（下）
接上篇文章https://blog.csdn.net/Master_Cui/article/details/109515571继续实现分数类和相关运算符的重载 6.自增自减运算符(++ --)的重载 ...
C++知识点40——运算符的重载概念与分数类实现（中）
接上篇文章https://blog.csdn.net/Master_Cui/article/details/109515376,继续实现分数类和相关运算符的重载 3.重载算术运算符和复合赋值运算符算 ...
C++知识点39——运算符的重载概念与分数类实现（上）
一.概念在博客https://blog.csdn.net/Master_Cui/article/details/109461561已经提到了赋值运算符的重载,重载运算符是有特殊名字的函数:名字由op ...
C++——重载运算符和重载函数
重载运算符和重载函数 C++ 中的函数重载 C++ 中的运算符重载 C++ 一元运算符重载 C++ 二元运算符重载 C++ 关系运算符重载 C++ 输入/输出运算符重载 C++ 赋值运算符重载 C++ ...
c++学习笔记之运算符的重载
运算符的重载包括双目运算符+的重载和输入输出流运算符的重载. 代码的功能是实现2行3列矩阵的加法代码如下 #include<iostream> using namespace std; ...
C++双目/单目运算符的重载
该博文为原创文章,未经博主同意不得转载,如同意转载请注明博文出处本文章博客地址:https://cplusplus.blog.csdn.net/article/details/105148178 双 ...

【C++入门】C++ 运算符的重载

C++运算符的重载

文章目录

一、运算符重载基本概念

二、赋值运算符的重载

三、运算符重载为友元函数

四、流插入运算符和流提取运算符的重载

五、类型转换运算符和自增、自减运算符的重载

六、运算符重载的注意事项

【C++入门】C++ 运算符的重载相关推荐

最新文章

热门文章