c++ &运算符的重载函数

本文详细介绍了C++中的运算符重载,特别是针对赋值运算符和加法运算符的重载。通过实例展示了如何正确设计运算符重载函数,以避免对象值意外改变和不必要的对象复制。同时,讨论了常成员函数和引用参数的重要性,并提醒了运算符重载的限制,如不能让内置类型与对象直接进行双目运算。

运算符的重载实际上是一种特殊的函数重载,必须定义一个函数告诉c++编译器,当遇到该重载的运算符时运用此函数,这个函数叫做运算符重载函数,通常为类的成员函数。
赋值运算符的重载函数的一般格式为:
返回值类型 类名::operator重载的运算符(参数表){}

首先我们来设计一个Int的类,写一个简单的对对象里的成员属性进行相加的操作:

class Int
{
private:
	int value;
public:
	Int(int x=0):value(x){}
	Int(const Int & it):value(it.value){}
	~Int(){}
	int Getvalue()//得到对象的value值
	{
		return value;
	}
	void Setvalue(int x)//修改对象的value值
	{
		value=x;
	}
	//改写;Int Add(Int * const this,Int x)
	Int Add(Int x)
	{
		this->value+=x.value;
		return *this;
	}
};
int main()
{
	Int a(10),b(20),c;
	c=a.Add(b);
	//改写:c=Add(&a,b)
	cout<<"a:"<<a.Getvalue()<<endl;
	cout<<"b:"<<b.Getvalue()<<endl;
	cout<<"c:"<<c.Getvalue()<<endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
从这个运行结果来看,对象c的value值确实为30,但是同时我们也可以看到对象a初始化的value值是10,进行相加操作以后它的值确变成了30,在内置类型中,比如说int类型,做完两个数的相加之后,原本的两数的值不会变,在这里面向对象编程也要和内置类型保持一致。因此上面那种写法是不正确的,我们对Add这个成员函数作如下的修改:

Int Add(Int x)
	{
		int value=this->value+x.value;
		Int tmp(value);
		return tmp;
	}

这个成员函数最终返回一个对象,但在返回时我们在上一条博客《c++ &拷贝构造函数》中讲到的,它需要调用拷贝构造函数在主函数的栈帧上生成一个临时对象,但是在return之前,又要调用构造函数在Add函数的栈帧上创建tmp对象,整个过程创建了两次对象。下面我们将对这个Add函数再次进行改写,使得对象被创建依次就可以达到同样的效果:

//改写:Add(const Int * const this,const Int &x)
Int Add(const Int &x) const
	{
		int val=this->value+x.value;
		return Int(val);
	}
int main()
{
	Int a(10),b(20),c;
	c=a.Add(b);
	//改写:c=Add(&a,b)
	return 0;
}

我们可以看到,首先对参数x加了引用,这样做可以使得系统不会再去调动拷贝构造函数创建x这个对象,而是实参的一个别名;除此之外,我们还可以发现,在return之前系统不会在Add函数的栈帧上去创建对象了,而是直接在主函数的栈帧创建临时对象,提高程序的效率。
给形参加上const关键字是为了防止通过对x对象的修改而修改了b对象.第二个const指的是这个类的成员方法是一个常方法,所谓常方法就是对象在调动这个常方法时不能改变对象属性的值,只能读取对象的属性值。
要注意的一点是,不能对外部函数加const,外部函数不是类的成员没有this指针,常性方法是对this指针的修饰。

了解完这个之后,我们将两个对象的加法写成运算符重载形式,如下所示:

class Int
{
private:
	int value;
public:
	Int(int x=0):value(x){}
	Int(const Int & it):value(it.value){}
	~Int(){}
	int Getvalue()
	{
		return value;
	}
	void Setvalue(int x)
	{
		value=x;
	}
	Int operator+(const Int & x) const
	//operator+整体相当于函数名
	{
		int val=this->value+x.value;
		return Int(val);
	} 
	Int operator+(int x) const
	{
		int val=this->value+x;
		return Int(val);
	}
};
int main()
{
	Int a(10),b(20),c;
	//对象+对象
	c=a+b;//与内置类型保持一致
	//还可以写成函数形式如下:
	//c=a.operator+(b);
	//编译器将其改写为c=operator+(&a,b);
	int x=100;
	Int d=a+x;//对象+内置类型
	cout<<"a:"<<a.Getvalue()<<endl;
	cout<<"b:"<<b.Getvalue()<<endl;
	cout<<"c:"<<c.Getvalue()<<endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
从运行结果来看,没有出现首次a对象的成员属性值被改变成30的情况。

实际上,在C语言中也是存在运算符的重载的,比如说我们今天主要讲到的加法重载,C语言中可以对两个整型数据相加,可以对两个double类型数据相加,也可以对两个float类型数据相加,只是这种重载是由系统控制的,而程序员控制不了。

需要注意的是,若运算符重载函数是类的成员函数时,不能让内置类型的变量和一个对象进行加减法等操作,会造成参数过多而编译出错。也就是说当重载的运算符为双目运算符时,重载函数的第一个参数必须是对象,而不能是变量。如下分析。

在这里插入图片描述
解决这种参数过多的问题需要将这个函数设为全局函数,然后返回的时候以”对象+变量“的形式返回,这样就可以调用类成员函数中的运算符重载函数了。

//全局函数
Int operator+(int x,const Int &y)
{
    return y+x;//调用类成员函数中的赋值运算符重载函数
}

接下来我们来看一下单目运算符前置++和后置++的重载,在c++中,为了区分前置++和后置++,前置++不需要参数,后置++多了一个参数。代码如下:

	Int &operator++()
	{
		this->value+=1;
		return *this;
	}
	//x++
	Int operator++(int)
	{
		int val=this->value;
		this->value+=1;
		return Int(val);
	}

在c++中只有极少数运算符不允许重载,如下表列出的:
在这里插入图片描述
还比如说#、//、##、/**/等一些注释符不允许重载。

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