C++重载箭头操作符的理解

作者:custa

出处:http://blog.youkuaiyun.com/custa/article/details/5674434

今天看《C++ Primer》的成员访问操作符。看重载箭头操作符部分，刚开始有点迷茫，看了两遍总算有点理解，把心得写在这，与各位分享，如果有错误欢迎指正。

 

箭头操作符(->)的通常用法是，使用一个类对象的指针来调用该指针所指对象的成员。左操作数为对象指针，右操作数为该对象的成员。定义重载箭头操作符之后看起来就有点特别，可以用类对象的指针来调用，也可以用类对象直接调用。

 

重载箭头操作符，首先重载箭头操作符必须定义为类成员函数。

箭头操作符可能看起来是二元操作符：接受一个对象和一个成员名，对对象解引用以获取成员。其实箭头操作符是一元操作符，没有显示形参(而且是类成员，唯一隐式形参是this)。->的右操作数不是表达式，而是对应类成员的一个标识符，由编译器处理获取成员工作(编译器对重载箭头操作符所做的事情，比其它重载操作符要多，这里也正是复杂的地方)。

 

下面这一段是《C++ Primer》重载箭头操作符的内容。

----------------------------------------华丽分割线----------------------------------------

重载箭头操作符

 

箭头操作符与众不同。它可能表现得像二元操作符一样：接受一个对象和一个成员名。对对象解引用以获取成员。不管外表如何，箭头操作符不接受显式形参。

这里没有第二个形参，因为 -> 的右操作数不是表达式，相反，是对应着类成员的一个标识符。没有明显可行的途径将一个标识符作为形参传递给函数，相反，由编译器处理获取成员的工作。

当这样编写时：

     point->action();

由于优先级规则，它实际等价于编写：

     (point->action)();

 

换句话说，我们想要调用的是对 point->action 求值的结果。编译器这样对该代码进行求值：

1.如果 point 是一个指针，指向具有名为 action 的成员的类对象，则编译器将代码编译为调用该对象的 action 成员。

2.否则，如果 point(注：中文版误写为action) 是定义了 operator-> 操作符的类的一个对象，则 point->action 与 point.operator->()->action 相同。即，执行 point 的 operator->()，然后使用该结果重复这三步。

3.否则，代码出错。

对重载箭头的返回值的约束

 

重载箭头操作符必须返回指向类类型的指针，或者返回定义了自己的箭头操作符的类类型对象。

如果返回类型是指针，则内置箭头操作符可用于该指针，编译器对该指针解引用并从结果对象获取指定成员。如果被指向的类型没有定义那个成员，则编译器产生一个错误。

 

如果返回类型是类类型的其他对象（或是这种对象的引用），则将递归应用该操作符。编译器检查返回对象所属类型是否具有成员箭头，如果有，就应用那个操作符；否则，编译器产生一个错误。这个过程继续下去，直到返回一个指向带有指定成员的的对象的指针，或者返回某些其他值，在后一种情况下，代码出错。

----------------------------------------华丽分割线----------------------------------------

 

如果上面分割线之间的内容看懂了，下面的也就不用看了哈。

 

根据理解，定义了3个类，C包含B，B包含A。A、B、C都定义了一个action的成员函数。B和C都重载箭头操作符，不同的是B的重载箭头操作符返回的是A类对象的指针，而C的重载箭头操作符返回的是B类对象。

[cpp]  view plain  copy

1. #include <iostream>  
2. using namespace std;  
3.   
4. class A{  
5. public:  
6.     void action(){  
7.         cout << "Action in class A!" << endl;  
8.     }  
9. };  
10.   
11. class B{  
12.     A a;  
13. public:  
14.     A* operator->(){  
15.         return &a;  
16.     }  
17.     void action(){  
18.         cout << "Action in class B!" << endl;  
19.     }  
20. };  
21.   
22. class C{  
23.     B b;  
24. public:  
25.     B operator->(){  
26.         return b;  
27.     }  
28.     void action(){  
29.         cout << "Action in class C!" << endl;  
30.     }  
31. };  
32.   
33. int main(int argc, char *argv[])  
34. {  
35.     C* pc = new C;  
36.     pc->action();  
37.     C c;  
38.     c->action();   
39.     getchar();  
40.     return 0;  
41. }  

 

上面代码输出结果是：

Action in class C!
Action in class A!

 

其中的代码

 C* pc = new C;
 pc->action();

输出的结果是

Action in class C!

这个结果比较好理解，pc是类对象指针，此时的箭头操作符使用的是内置含义，对pc解引用然后调用对象的成员函数action。

 

 而下面的代码

 C c;
 c->action();

输出的结果是

Action in class A!

 其实c->action();的含义与c.operator->().operator->()->action();相同。

c是对象，c后面的箭头操作符使用的是重载箭头操作符，即调用类C的operator->()成员函数。此时返回的是类B的对象，所以调用类B的operator->()成员函数，B的operator->()返回的是指针，所以现在可以使用内置箭头操作符了。对B的operator->()返回的指针进行解引用，然后调用解引用后的对象的成员函数action，此时调用的就是类A的action()。这里存在一个递归调用operator->()的过程，最后再使用一次内置含义的箭头操作符。