C++运算符重载

 1.大多数的重载操作符可以定义为普通成员函数或类的成员函数
    作为类成员的重载函数,其形参看起来比操作数少一个,作为成员函数的
    操作符有一个隐含的this形参,限定为第一个操作数

 2.操作符定义为非成员函数时,通常必须将他们设置为所操作类的友元

 3.重载操作符的设计
   (1).不要重载具有内置含义的操作符
         赋值操作符 取地址操作符和逗号操作符对类类型操作数都有默认的含义。如果没有特定的重载版本,编译器会合成一个。

   (2).默认情况下,取地址操作符(&)和逗号操作符在类类型对象上的执行,与在内置对象上执行一样。    

   (3)重载逗号,取地址,和逻辑操作符通常不是好的做法,这些操作符具有有用的内置含义,如果我们定义了自己的版本,

      就不能使用这些内置的含义了。
   (4)为类设计重载操作符的时候,必须选择是将操作符定义为类成员还是普通的成员函数。在某些情况下,程序员没有选择,
       a.操作符必须是成员。
       赋值(=),下标([]),调用(()),和成员访问箭头(->),等操作符必须定义为成员,将这些操作符定义为非成员在编译阶段
      将会报错。
       b.想赋值操作符一样,复合赋值操作符通常应定义为类的成员.与赋值不同的是,不一定非得这样做,如果定义为
         非成员复合赋值操作符,编译器也不会报错
       c.改变对象状态或与给定类型紧密联系的其他一些操作符,如自增,自减和解引用,通常应定义为类成员

       d.对称的操作符,如算数操作符,相等操作符,关系操作符和位操作符,最好定义为普通非成员函数

       e.I/O操作符必须为非成员函数



#include <iostream>
using namespace std ;

// 在vc6.0中必须要有以下声明
class Complex ;
istream & operator >> ( istream & is , Complex & c ) ;
ostream & operator << ( ostream & os , const Complex & c ) ;
Complex operator + ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;
Complex operator - ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;
bool operator == ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;
bool operator != ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;

class Complex
{
public:
	// 默认构造函数
	Complex( double real = 0.0 , double image = 0.0 ) : real( real ) , image( image )
	{
	}

	// 重载输入运算符
	friend istream & operator >> ( ostream & is , Complex & c ) ;
	// 重载输出运算符
	friend ostream & operator << ( istream & os , const Complex & c ) ;

	// 重载加法操作符
	friend Complex  operator + ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;

	// 重载减法操作符(最好定义为非成员重载函数)
	friend Complex  operator - ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;

	// 重载相等操作符
	friend bool operator == ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;
	// 重载不等操作符
	friend bool operator != ( const Complex & c1 , const Complex & c2 ) ;

public:
	double real  ;
	double image ;
} ;

istream & operator >> ( istream & is , Complex & c )
{
	is >> c.real >> c.image ;

	// 判断读入是否成功
	if( !is )
	{
		c = Complex() ;  // 读入失败,返回一个默认的对象
	}
	return is ;
}

ostream & operator << ( ostream & os , const Complex & c )
{
	os << c.real << "+" << c.image << "i" ;
	return os ;
}

Complex  operator + ( const Complex & c1 , const Complex & c2 )
{
	return Complex( c1.real + c2.real , c1.image + c2.image ) ;
}

Complex  operator - ( const Complex & c1 , const Complex & c2 )
{
	return Complex( c1.real + c2.real , c1.image + c2.image ) ;
}

bool operator == ( const Complex & c1 , const Complex & c2 )
{
	return c1.real == c2.real && c1.image == c2.image ;
}

bool operator != ( const Complex & c1 , const Complex & c2 )
{
	return !( c1 == c2 ) ;
}

int main()
{
	Complex c1( 1 , 2 ) ;
	Complex c2( 2 , 3 ) ;
	Complex c3 ;

	c3 = c1 + c2 ;
	cout << c3 << endl ;

	cout << "c1 == c2 : " << (c1 == c2) << endl ;

	return 0 ;
}



<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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