1. 输入输出操作符简介

C++中输入操作符是>>，输出操作符是<<，又叫做流对象的“插入操作符”和“提取操作符“。其实这两个操作符最初是在C语言中用于整数的移位运算，到了C++中才利用操作符重载的技术将它们应用于输入、输出操作。

2.重载的原因

应用于基本类型的输入、输出操作都已经在C++标准库中定义好，没有必要重新定义，也不允许重新定义。而对于用户自定义类来说，如果想利用输入、输出操作符进行本类对象的输入、输出操作，就需要对<<和>>操作符进行重载。

3.重载的形式

对输出操作符<<进行重载，只能采用友元函数的形式进行，而不能将operator<<()申明为ostream类的成员函数。这是因为ostream是在C++标准中定义的类，不允许用户随便修改。所以，要将类someClass的对象输出到标准输出对象，只能采用将operator<<()重载为全局函数，申明为someClass类的友元的形式进行。而且，这时的输出操作符函数原型下述五种形式之一：

ostream& operator<<(ostream&,const someClass&);
或者
ostream& operator<<(ostream&,const someClass*);ostream& operator<<(ostream&, someClass&);
或者
ostream& operator<<(ostream&, someClass*);ostream& operator<<(ostream&, someClass);

其一，第一种形式最好，也是最常用的。这种函数重载，既安全又高效。

对于输入操作符>>进行重载，也是能采用友元函数的形式进行，而不能讲operator>>()申明为istream类的成员函数。这是因为istream也是C++标准库的类，也不能被用户随意修改。所以，要从标准输入对象将数据读入类someClass的对象中，只能采用operator>>()重载为全局函数，且申明为someClass类的友元的形式。输入操作符函数原型一定是：

istream& ostream>>(istream&,someClass&);
或者
istream& ostream>>(istream&,someClass*);

4.重载的示例

下面是输入和输出操作符的例子。

#include <iostream>
using namespace std;class Complex
{double real;double image;
public:Complex(double r=0.0,double i=0.0){real=r;image=i;}friend ostream& operator<<(ostream&,const Complex&);friend istream& operator>>(istream&,Complex&);
};ostream& operator<<(ostream& o,const Complex& c)
{o<<c.real<<"+"<<c.image<<"i";return o;
}istream& operator>>(istream& i,Complex& c)
{bool success=false;char ch;while(!success){cout<<"please input a complex:"<<endl;i>>c.real;i>>ch;if(ch!='+'){//cin.clear();         //清除错误标志//cin.ignore(numeric_limits<std::streamsize>::max(),'\n'); //清除缓冲区的当前行continue;}i>>c.image;i>>ch;if(ch!='i'){//cin.clear();         //清除错误标志//cin.ignore(numeric_limits<std::streamsize>::max(),'\n'); //清除缓冲区的当前行continue;}else success=true;}return i;
}int main(int argc, char* argv[])
{Complex c;cin>>c;cout<<c;return 0;
}

从键盘键入3.4+5.6i然后回车，程序的运行结果是：

please input a complex:
3.4+5.6i
3.4+5.6i

阅读以上程序，要注意以下几点。
（1）对于输入输出操作符进行重载，只能采用友元函数的形式，而不能采用成员函数的形式，原因前面已经讲述。

（2）如果将输入操作符函数申明为：

ostream operator<<(ostream,const Complex&);
//或者将输入操作符申明为：
istream operator>>(istream,Complex&);

都会产生编译错误。原因是istream类和ostream类的拷贝构造函数被申明为私有（private）成员，这样实际上就阻止了istream类型和ostream类型的参数的传值行为，也就阻止了他们成为函数的返回值。

（3）格式化的输出操作比较容易实现，因为输出的内容已经准备好，如何输出完全由程序员来安排。而格式化的输入操作要复杂一些，因为输入的内容事先是不知道的，用户在输入数据的过程中可能会存在违反约定的行为。所以，在格式化输入函数中通常还要加入一些容错的处理。

在上面的程序中，对用户输入的内容的错误性判断还不是特别完善，有兴趣的读者可以自行改进或将程序中continue语句前的两行注释取消，可提高输入的容错性。关于cin的详细用法见我的另一篇blog cin的详细用法。

参考文献

[1]陈刚.C++高级进阶教程[M].武汉：武汉大学出版社，2008[4.7(P320-P322)]

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