C++ 运算符重载

C++ 中的运算符重载

您可以重定义或重载大部分 C++ 内置的运算符。这样,您就能使用自定义类型的运算符。

重载的运算符是带有特殊名称的函数,函数名是由关键字 operator 和其后要重载的运算符符号构成的。与其他函数一样,重载运算符有一个返回类型和一个参数列表。

举个很简单的例子:

 // 重载 + 运算符,用于把两个 Box 对象相加
      Box operator+(const Box& b)
      {
         Box box;
         box.length = this->length + b.length;
         box.breadth = this->breadth + b.breadth;
         box.height = this->height + b.height;
         return box;
      }

下面列出操作符的有关类型:
操作符的重载

C++ 一元运算符重载

一元运算符只对一个操作数进行操作,下面是一元运算符的实例:

递增运算符( ++ )和递减运算符( -- )
一元减运算符,即负号( - )
逻辑非运算符( ! )

一元运算符通常出现在它们所操作的对象的左边,比如 !obj、-obj 和 ++obj,但有时它们也可以作为后缀,比如 obj++ 或 obj–。

Distance operator- ()  
      {
         feet = -feet;
         inches = -inches;
         return Distance(feet, inches);
      }

上面这个代码就构造了一个-操作符,让对象成员中的参量全部取负值。
然后返回一个新的Distance对象,这样可以让我们实现有关赋值。

C++ 二元运算符重载

Box operator+(const Box& b)
   {
      Box box;
      box.length = this->length + b.length;
      box.breadth = this->breadth + b.breadth;
      box.height = this->height + b.height;
      return box;
   }

返回的又是一个新定义的这个类的对象。

C++ 关系运算符重载

bool operator <(const Distance& d)
      {
         if(feet < d.feet)
         {
            return true;
         }
         if(feet == d.feet && inches < d.inches)
         {
            return true;
         }
         return false;
      }

这个是重载,比较的是这个类中的成员值,这种操作是你应该明确的。

C++ 输入/输出运算符重载

friend istream &operator>>( istream  &input, Distance &D )
      { 
         input >> D.feet >> D.inches;
         return input;            
      }

这个是重载输入字符,看这模版,这个需要两个操作数。

举个例子:

#include <iostream>

using namespace std;

class Myclass
{
   int a;
public:
   void print(){cout << a <<endl;}
   friend istream &operator>>(istream & input,Myclass &A)
   {
      input >> A.a;
      return input;
   }
};

int main()
{
   Myclass x;

   cin >> x;

   x.print();

   return 0;
}

注意,这个开头的关键字是friend,我们之后会更好的学习相关内容。

C++ ++ 和 – 运算符重载

 Time operator++ ()  
      {
         ++minutes;          // 对象加 1
         if(minutes >= 60)  
         {
            ++hours;
            minutes -= 60;
         }
         return Time(hours, minutes);
      }
      // 重载后缀递增运算符( ++ )
      Time operator++( int )         
      {
         // 保存原始值
         Time T(hours, minutes);
         // 对象加 1
         ++minutes;                    
         if(minutes >= 60)
         {
            ++hours;
            minutes -= 60;
         }
         // 返回旧的原始值
         return T; 
      }

注意,区分是使用前缀还是后缀,操作的主要区别是的重载的参数中是否有(int),如果没有,则为前缀,如果有,则为后缀。

#include <iostream>

using namespace std;

class Students
{
   int value;


public:
   Students operator++(int)
   {
      ++value;

      return Students(value);
   }

   Students(int a):value(a){}
   void content(){cout << value <<endl;}
};

int main()
{
   Students a(32);

   a++;
   a.content();
   return 0;
}

最后输出33,这个操作看看就明确的。

C++ 赋值运算符重载

像其他运算符一样,您可以重载赋值运算符( = ),用于创建一个对象,比如拷贝构造函数。

下面的实例演示了如何重载赋值运算符。

void operator=(const Distance &D )
      { 
         feet = D.feet;
         inches = D.inches;
      }

下面举个例子,结果是33,赋值操作自动加1。

#include <iostream>

using namespace std;

class Students
{
   int value;


public:
   void operator=(const Students &x)
   {
      value = x.value+1;
   }
  Students(){};

   Students(int a):value(a){}
   void content();
};

void Students::content()
{
   cout << value << endl;
}

int main()
{
   Students a(32);
   Students b;

   b=a;
   b.content();
   return 0;
}

C++ 函数调用运算符 () 重载

Distance operator()(int a, int b, int c)
      {
         Distance D;
         // 进行随机计算
         D.feet = a + c + 10;
         D.inches = b + c + 100 ;
         return D;
      }

D2 = D1(10, 10, 10); // invoke operator()

这个看起来很好理解。

C++ 下标运算符 [] 重载

int& operator[](int i)
      {
          if( i > SIZE )
          {
              cout << "索引超过最大值" <<endl; 
              // 返回第一个元素
              return arr[0];
          }
          return arr[i];
      }

返回其类中某个数组。

C++ 类成员访问运算符 -> 重载

类成员访问运算符( -> )可以被重载,但它较为麻烦。它被定义用于为一个类赋予”指针”行为。运算符 -> 必须是一个成员函数。如果使用了 -> 运算符,返回类型必须是指针或者是类的对象。

运算符 -> 通常与指针引用运算符 * 结合使用,用于实现”智能指针”的功能。这些指针是行为与正常指针相似的对象,唯一不同的是,当您通过指针访问对象时,它们会执行其他的任务。比如,当指针销毁时,或者当指针指向另一个对象时,会自动删除对象。

这个可能涉及的有点多,我们现在还不太能够用到它,这是需要明确的。

<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。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。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=。 子是帮助理解的重要部分。我应该举一个简单的子,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 | |------------------|----------------|----------------------| | 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**: - 重载`+`时,不应修改操作数本身,而应返回新对象。 --- #### 5. 完整示: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如用`+`实现减法)。
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