C++运算符重载

本文详细介绍了C++中的运算符重载概念及其用法,包括成员函数重载和友元函数重载两种形式,并提供了具体的代码示例。重点讲解了重载规则及注意事项,适合初学者和进阶开发者阅读。

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C++运算符重载:

重载方法:

成员函数重载友元函数重载

运算符重载规则如下:

①、 C++中的运算符除了少数几个之外,全部可以重载,而且只能重载C++中已有的运算符。

②、 重载之后运算符的优先级结合性都不会改变。

③、 运算符重载是针对新类型数据的实际需要,对原有运算符进行适当的改造。一般来说,重载的功能应当与原有功能相类似,不能改变原运算符的操作对象个数,同时至少要有一个操作对象是自定义类型。

不能重载的运算符只有五个,它们是:

运算符名称
.成员运算符
*指针运算符
::作用域运算符
sizeof()sizeof
?:条件运算符

运算符重载形式有两种,重载为类的成员函数和重载为类的友元函数。

运算符重载为类的成员函数的一般语法形式为:

函数类型 operator 运算符(形参表)
{
  函数体;
}

运算符重载为类的友元函数的一般语法形式为:

friend 函数类型 operator 运算符(形参表)
{
  函数体;
}

其中,函数类型就是运算结果类型;operator是定义运算符重载函数的关键字;运算符是重载的运算符名称。
当运算符重载为类的成员函数时,函数的参数个数比原来的操作个数要少一个;当重载为类的友元函数时,参数个数与原操作数个数相同。原因是重载为类的成员函数时,如果某个对象使用重载了的成员函数,自身的数据可以直接访问,就不需要再放在参数表中进行传递,少了的操作数就是该对象本身。而重载为友元函数时,友元函数对某个对象的数据进行操作,就必须通过该对象的名称来进行,因此使用到的参数都要进行传递,操作数的个数就不会有变化。
运算符重载的主要优点就是允许改变使用于系统内部的运算符的操作方式,以适应用户自定义类型的类似运算。

” -” 单目运算符 “负号重载
“++” 前置,后置运算符重载
“+” 运算符重载
“-” 运算符重载
“<<” 运算符重载(必须使用友元函数进行重载)
“[]” 索引运算符重载(必须使用成员函数进行重载)

Coordinate.h

//
// Created by butter on 16-8-5.
//

#ifndef OPREATOR_COORDINATE_H
#define OPREATOR_COORDINATE_H

#include <ostream>

class Coordinate {

    friend Coordinate &operator-(Coordinate &c);
   // friend Coordinate operator+(const Coordinate &c1, const Coordinate &c2);
    friend std::ostream &operator << (std::ostream & optput, Coordinate & coor);

public:
    Coordinate();
    Coordinate(int x, int y);
    //Coordinate &operator-();
    Coordinate &operator++();
    Coordinate operator++(int); //标志
    Coordinate operator+(const Coordinate &coor);


    int operator[] (int index);
    int getX();
    int getY();

private:
    int m_iX;

    int m_iY;

};


#endif //OPREATOR_COORDINATE_H

Coordinate.cpp

//
// Created by butter on 16-8-5.
//

#include "Coordinate.h"
#include <ostream>

Coordinate::Coordinate() {

}

Coordinate::Coordinate(int x, int y)
{
    m_iX = x;
    m_iY = y;
}
/*

Coordinate &Coordinate::operator-(){
    m_iX = -m_iX;
    this->m_iY = -this->m_iY;
    return *this;
}

*/

int Coordinate::getX()
{
    return m_iX;
}

int Coordinate::getY(){
    return m_iY;
}

Coordinate &operator-(Coordinate &c){
    c.m_iX = -c.m_iX;
    c.m_iY = -c.m_iY;
    return c;
}

Coordinate &Coordinate::operator++()
{
    m_iX++;
    m_iY++;
    return * this;
}

Coordinate Coordinate::operator++(int)//标志
{
    Coordinate old(*this);
    this->m_iX++;
    this->m_iY++;

    return old;
}

Coordinate Coordinate::operator+(const Coordinate &coor){

    Coordinate tmp;
    tmp.m_iX = coor.m_iX + this -> m_iX;
    tmp.m_iY = coor.m_iY + this -> m_iY;
    return tmp;

}

/*
Coordinate operator+(const Coordinate &c1, const Coordinate &c2){
    Coordinate tmp;
    tmp.m_iX = c1.m_iX + c2.m_iX;
    tmp.m_iY = c1.m_iY + c2.m_iY;
    return tmp;
}
*/

std::ostream &operator << (std::ostream & output, Coordinate & coor){

    output << coor.m_iX << "," << coor.m_iY;
    return output;
}

int Coordinate::operator[] (int index){

    if(index == 0) return m_iX;
    if(index == 1) return m_iY;
}


<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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