C++运算符重载

一、运算符重载
C++中运算符重载允许将标准运算符运用在自己定义的类的对象,包括对象之间的运算等等。

二、运算符重载的类型
1、成员函数的重载
2、友缘函数的重载

三、运算符重载规则
1、不能有新的运算符
2、运算符重载后自身的优先级以及结合规则不变
3、不能重载运算符有:
作用域解析运算符 ::
条件运算符 ?;
直接成员访问运算符 .
运算符 sizeof

四、运算符重载特点
1、提高了代码的易读性
2、也属于一种函数调用方式
3、它的本质是函数的重载

五、实现基本的运算符重载


    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    //初始化
    class CComplex
    {
    public:
		class CComplex()
			:_real(int()),_image(int())
		{}
		
		CComplex(int real, int image) 
			:_real(real), _image(image)
		{}
		
		//拷贝构造函数
		CComplex(const CComplex &src) 
			:_real(src._real), _image(src._image)
		{}

		//等号运算符的重载函数
		CComplex &operator=(const CComplex& src)
		{
			if (this == &src)
			{
				return *this;
			}
			_real = src._real;
			_image = src._image;
	
			return *this;
		}

		//+运算符的重载    (this,CComplex&)
		CComplex operator+(/*this,*/const CComplex& src)
		{
			return CComplex(_real + src._real, _image + src._image);
		}
	
		//+运算符的重载    (this,int)
		CComplex operator+(int a)
		{
			return CComplex(_real + a, _image);
		}

		//	-运算符的重载    (this,CComplex&)
		CComplex operator-(const CComplex& src)
		{
			return CComplex(_real - src._real, _image - src._image);
		}

		//	-运算符的重载    (this,int)
		CComplex operator-(int a)
		{
			return CComplex(_real - a, _image);
		}

		//输出运算符的重载
		ostream& operator<<(/*this,*/ostream &out)//cout<<c3
		{
			out << _real << " ";
			out << _image << " ";
			return out;
		}

		//输入运算符的重载
		istream& operator>>(istream& in)
		{
			in >> _real;
			in >> _image;
			return in;
		}

		//前置++ 
		const CComplex &operator++(/*this*/)
		{
			++_real;
			++_image;
			return *this;
		}

		//后置++
		const CComplex operator++(int)
		{                    //10      15
			return CComplex(_real++, _image++);//CComplex(10,15)
		}

		//前置--
		const CComplex &operator--()
		{
			--_real;
			--_image;
			return *this;
		}

		//后置--
		const CComplex operator--(int)
		{
			return CComplex(_real--,_image--);//这里返回的是一个临时量
		}
		//临时量是一个常量,不可以修改

		bool operator==(const CComplex& src)
		{
			return (_real == src._real && _image == src._image);
		}
				
		void show()
		{
			cout << _real << " " << _image << endl;
		}
	
private:
		int _real;
		int _image;

		friend CComplex operator+(int a, const CComplex& src);
		friend CComplex operator-(int a, const CComplex& src);
		friend ostream& operator<<(ostream & out, const CComplex &src);
		friend istream& operator>>(istream& in, CComplex &src);
};
 
//+ 运算符的重载    (int,CComplex)
CComplex operator+(int a, const CComplex& src)
{
	return CComplex(src._real + a, src._image);
}

//- 运算符的重载    (int,CComplex)
CComplex operator-(int a, const CComplex& src)
{
	return CComplex(a - src._real, src._image);
}

//输出运算符重载
ostream& operator<<(ostream & out, const CComplex &src)
{
	out << src._real << " ";
	out << src._image << " ";
	return out;
}

//输入运算符重载
istream& operator>>(istream & in,  CComplex &src)
{
	in>>src._real;
	in>>src._image;
	return in;
}

<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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