C++运算符重载

本文通过构建一个简单的购物车类,介绍了C++中类的构造、成员函数、运算符重载及友元函数的应用。重点讲解了如何通过运算符重载实现类对象间的数学运算,并解决了不同操作数顺序下的运算符重载问题。

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        刚刚逛了半天京东。。。干脆以购物车为例。

        现在我们有一个类叫做购物车(shopping cart简称SC)。想不出什么功能,就简单点:就一个输出总费用

的功能,大概这样。然后我现在车里有个iPad Air 2。

#include<iostream>
using namespace std;

class SC
{
	int price;
public:
	SC(int p=0)
	{
		price = p;
	}
	~SC(){}
	void show()
	{
		cout<<price<<endl;
	}
};

int main()
{
	SC iPadAir2(2458);	 
}

        现在我要往车里加东西,在类里面添加一个求和的功能。

	int add(SC a)
	{
		price += a.price;
		return price;
	}

        为了使用的时候少打add跟括号,现在重载+运算符,把add改成operator+即可。

	int operator+(SC a)
	{
		price += a.price;
		return price;
	}

        现在可以直接使用SC1 + SC2了。

        在这里,operator+函数是类的成员函数。

        下面,假设我觉得一台ipad不够用,我要给家人一人买一台,需要加一个乘法功能。

	int operator*(int n)
	{
		return price*n;
	}

        现在,cout<<iPadAir2*3;是没有问题的,但输出3*iPadAir2会报错。原因是:operator*是类的成员函数,重载后

左操作数必须是调用对象,但常理上iPadAir2*3与3*iPadAir2应该是等价的,用友元函数就可以很好地解决这个问题。

	friend int operator*(int n,SC &a)
	{
		a = a*n;
		return a.price;
	}

        类的友元函数是非成员函数,但其访问权限与成员函数相同。

        友元常用于重载<<运算符,便于用cout对类进行输出。若不使用友元,而使用成员函数重载<<替代show函数,

函数代码如下:

	void operator<<(ostream &c)
	{
		cout<<price<<endl;
	}

        这样的缺陷是,因为调用对象必须为左操作数,故使用时必须写作iPadAir2<<cout; 十分怪异。

        利用友元反转操作数顺序即可达到预期效果:

	friend void operator<<(ostream &c,SC a)
	{
		cout<<a.price<<endl;
	}

        现在还存在的一个问题是,无法像输出基本类型时那样一次输出多个数,即不能cout<<iPadAir2<<iPadAir2;

        现在看一下<<运算符的定义: 其左边必须是一个ostream对象,如cout<<1;显然满足这一点。我们都知道,

        cout<<1<<2;是可行的,这意味着2前面的<<运算符左边的cout<<1是一个ostream对象,于是乎只要将

operator<<()函数的返回类型改为对ostream对象的引用即可。

	friend ostream& operator<<(ostream &c,SC a)
	{
		cout<<a.price<<endl;
	}
        睡了睡了,明天再看。


        

        


                                     

<think>好的,我现在要帮用户介绍C++运算符重载。首先,我需要回忆一下运算符重载的基本概念。运算符重载允许用户自定义类型使用C++内置的运算符,比如+、-、*等,使得代码更直观和易读。例如,可以让两个对象直接相加,而不必调用特定的函数。 接下来,我应该考虑用户可能的背景。用户可能是刚开始学习C++,或者已经有一定基础但想深入了解运算符重载。因此,解释需要清晰,从基础开始,逐步深入。可能需要先说明什么是运算符重载,为什么需要它,然后讲解如何实现,包括语法和注意事项。 然后,运算符重载的语法是关键部分。需要详细说明如何定义运算符重载函数,包括成员函数和非成员函数(友元函数)的区别。例如,重载+运算符时,成员函数通常只需要一个参数,因为左操作数是对象本身,而非成员函数需要两个参数。同时,要提到一些运算符必须作为成员函数重载,比如赋值运算符=。 例子是帮助理解的重要部分。我应该举一个简单的例子,比如为自定义的Vector类重载+运算符,这样用户可以看到具体的实现方式。同时,需要区分成员函数和非成员函数的例子,说明它们的不同应用场景。 注意事项和常见问题也不能遗漏。比如不能重载运算符(如.、::、sizeof等),以及重载时保持运算符的原有语义,避免滥用导致代码难以理解。此外,还需要提到运算符的返回类型和参数类型的选择,比如是否返回引用或值,参数的const修饰等。 用户可能还会有疑问,比如运算符重载的使用场景,或者何时应该使用成员函数而非友元函数。因此,在解释过程中需要涵盖这些方面,可能的话,给出一些最佳实践的建议。 最后,总结运算符重载的优点和需要注意的地方,帮助用户全面理解。确保语言通俗易懂,避免过于专业的术语,必要时进行类比,让用户更容易接受。</think>### C++运算符重载详解 #### 1. 什么是运算符重载运算符重载(Operator Overloading)是C++中的一种特性,允许开发者**为自定义类型(如类或结构体)重新定义运算符的行为**。通过重载运算符,可以让对象像内置类型(如`int`、`double`)一样使用`+`、`-`、`*`、`==`等运算符,提升代码可读性和简洁性。 --- #### 2. 如何实现运算符重载运算符重载通过**成员函数**或**全局函数**实现,语法形式为: $$ \text{返回类型 operator 运算符(参数列表)} $$ ##### 示例1:成员函数重载`+` ```cpp class Vector { public: int x, y; // 成员函数重载 + Vector operator+(const Vector& other) { return {x + other.x, y + other.y}; } }; // 使用 Vector v1{1, 2}, v2{3, 4}; Vector v3 = v1 + v2; // 等价于 v1.operator+(v2) ``` ##### 示例2:全局函数重载`<<`(输出流) ```cpp class Student { public: string name; int age; }; // 全局函数重载 << ostream& operator<<(ostream& os, const Student& s) { os << "Name: " << s.name << ", Age: " << s.age; return os; } // 使用 Student s{"Alice", 20}; cout << s; // 输出: Name: Alice, Age: 20 ``` --- #### 3. 常见运算符重载规则 | 运算符类型 | 可重载性 | 示例 | |------------------|----------------|----------------------| | 算术运算符 | `+`, `-`, `*` | `a + b` | | 关系运算符 | `==`, `>`, `<` | `a == b` | | 赋值运算符 | `=`, `+=` | `a = b` | | 下标运算符 | `[]` | `a[0]` | | 函数调用运算符 | `()` | `a(1, 2)` | | **不可重载运算符** | `.`、`::`、`?:`、`sizeof` | 无法重载 | --- #### 4. 关键注意事项 1. **参数限制**: - 至少一个操作数是用户自定义类型(不能全为内置类型)。 - 不能修改运算符的优先级或结合性。 2. **成员函数 vs 全局函数**: - 赋值运算符(`=`)、下标运算符(`[]`)、函数调用运算符(`()`)**必须**作为成员函数重载。 - 输入输出运算符(`>>`、`<<`)通常作为全局函数。 3. **保持语义一致性**: - 例如重载`+`时,不应修改操作数本身,而应返回新对象。 --- #### 5. 完整示例:复数类重载 ```cpp class Complex { private: double real, imag; public: Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {} // 成员函数重载 + Complex operator+(const Complex& other) { return Complex(real + other.real, imag + other.imag); } // 全局友元函数重载 << friend ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c); }; ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c) { os << c.real << " + " << c.imag << "i"; return os; } // 使用 Complex c1(2, 3), c2(4, 5); Complex c3 = c1 + c2; cout << c3; // 输出: 6 + 8i ``` --- #### 6. 应用场景 - 数学计算(向量、矩阵、复数) - 字符串操作(`str1 + str2`) - 容器类(自定义数组、链表) --- #### 7. 总结 **优点**:提升代码直观性,使自定义类型操作更自然。 **注意**:避免过度使用或违反直觉的重载(例如用`+`实现减法)。
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