C++操作符重载完全教程：Cpp-Primer第十四章自定义类型操作

C++操作符重载完全教程：Cpp-Primer第十四章自定义类型操作

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想要掌握C++编程的核心技能？操作符重载就是你必须了解的重要概念！🎯 作为C++ Primer第十四章的核心内容，操作符重载让你能够为自定义类型定义类似内置类型的行为，极大地提升代码的可读性和易用性。

什么是操作符重载？

操作符重载是C++中一项强大的特性，允许你为自定义类类型重新定义操作符的含义。通过操作符重载，你可以让自定义类型的对象像内置类型一样进行加法、减法、比较等操作。🚀

想象一下，如果你能直接使用 obj1 + obj2 这样的语法来处理自定义对象，而不是调用繁琐的成员函数，代码将变得更加直观和优雅！

操作符重载的基本规则

重载与内置操作符的异同

相同点：

• 重载操作符具有与内置操作符相同的优先级和结合性
• 使用语法完全相同

不同点：

• 可以像普通函数一样直接调用重载的操作符函数
• 重载操作符函数必须是类的成员或至少有一个类类型参数
• 某些操作符（如逻辑AND、OR）的重载版本不保持短路求值特性

哪些操作符可以重载？

绝大多数C++操作符都可以重载，包括：

• 算术操作符：+, -, *, /, %
• 关系操作符：==, !=, <, >, <=, >=
• 赋值操作符：=, +=, -= 等
• 下标操作符：[]
• 函数调用操作符：()

实战案例：Sales_data类的操作符重载

让我们通过Cpp-Primer项目中的实际例子来学习操作符重载的实现。

输入输出操作符重载

在 ch14/ex14_02.h 和 ch14/ex14_02.cpp 文件中，我们可以看到Sales_data类的完整操作符重载实现：

// 输入操作符重载
std::istream& operator>>(std::istream &is, Sales_data &item)
{
    double price = 0.0;
    is >> item.bookNo >> item.units_sold >> price;
    if (is)
        item.revenue = price * item.units_sold;
    else
        item = Sales_data();
    return is;
}

// 输出操作符重载
std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const Sales_data &item)
{
    os << item.isbn() << " " << item.units_sold << " " << item.revenue << " " << item.avg_price();
    return os;
}

算术操作符重载

// 加法操作符重载
Sales_data operator+(const Sales_data &lhs, const Sales_data &rhs)
{
    Sales_data sum = lhs;
    sum += rhs;
    return sum;
}

// 复合赋值操作符重载
Sales_data& Sales_data::operator+=(const Sales_data &rhs)
{
    units_sold += rhs.units_sold;
    revenue += rhs.revenue;
    return *this;
}

操作符重载的最佳实践

成员函数 vs 非成员函数

应该作为成员函数的情况：

• 赋值操作符：=, +=, -=
• 下标操作符：[]
• 函数调用操作符：()
• 箭头操作符：->

应该作为非成员函数的情况：

• 对称操作符：==, +, - 等

效率优化技巧

在实现操作符重载时，推荐让 operator+ 调用 operator+=，而不是反过来。这样可以利用复合赋值操作符的效率优势，避免不必要的临时对象创建。

常见操作符重载模式

关系操作符重载

在 ch14/ex14_16_StrBlob.h 中，我们可以看到关系操作符的典型实现：

bool operator==(const StrBlob &lhs, const StrBlob &rhs)
{
    return lhs.data == rhs.data;
}

bool operator!=(const StrBlob &lhs, const StrBlob &rhs)
{
    return !(lhs == rhs);
}

下标操作符重载

// 在ch14/ex14_26_StrBlob.h中
std::string& operator[](std::size_t n)
{
    check(n, "subscript out of range");
    return (*data)[n];
}

操作符重载的注意事项

1. 保持语义一致性：重载的操作符应该保持与内置操作符相似的行为
2. 避免过度使用：只在确实能提高代码可读性时使用
3. 考虑性能影响：某些操作符重载可能影响性能

进阶主题：函数对象

函数对象（Function Objects）是重载了函数调用操作符 () 的类对象，它们可以像函数一样被调用。在 ch14/ex14_35.cpp 中，我们可以看到函数对象的实际应用：

class PrintString {
public:
    PrintString(std::istream &i = std::cin) : is(i) { }
    std::string operator()() const {
        std::string str;
        std::getline(is, str);
        return is ? str : std::string();
    }
private:
    std::istream &is;
};

总结

C++操作符重载是一项强大的功能，通过为自定义类型定义类似内置类型的操作，可以显著提高代码的可读性和易用性。💪

通过Cpp-Primer第十四章的学习，你将能够：

• 理解操作符重载的基本概念和规则
• 掌握常用操作符的重载实现方法
• 避免常见的操作符重载陷阱
• 编写更加优雅和高效的C++代码

掌握操作符重载，让你的C++编程技能更上一层楼！✨

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