C++ 常用运算符重载详解

人才程序员

于 2025-02-15 08:49:35 发布

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分类专栏：杂谈文章标签： c++ 开发语言 ffmpeg c语言后端软件工程软件构建

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C++ 常用运算符重载详解

C++ 常用运算符重载详解

在 C++ 中，运算符重载（Operator Overloading）是一种使得程序更具可读性和可操作性的技巧。通过运算符重载，我们可以让自定义的类使用类似内置数据类型的运算符。例如，你可以使用 + 运算符来对两个 Complex 类的对象进行加法操作，而不需要调用额外的成员函数。

本篇文章将详细介绍 常用运算符重载 的方法，并通过示例来展示它们的实现方式。🚀

1. 运算符重载基础

什么是运算符重载？

运算符重载是指通过重新定义（或“重载”）一个运算符的行为，使得它能对自定义的类对象进行操作。在 C++ 中，我们可以通过重载常见的运算符来实现自定义对象的加法、减法、比较等操作。

例如，你可以通过重载 + 运算符来对两个 Complex 类对象进行加法计算，或者重载 << 运算符来输出一个 Complex 对象。

运算符重载的语法

returnType operator符号 (参数列表) {
    // 运算符的实现
}

returnType 是运算符重载函数的返回类型。
operator符号 是需要重载的运算符。
参数列表 是操作数，通常是你自定义的类对象或者其他类型。

2. 常见运算符的重载

2.1 重载加法运算符 `+`

加法运算符 + 的重载通常用于执行两个对象之间的加法操作。以复数类为例，我们可以重载加法运算符，使得两个复数对象相加时能够自动计算它们的和。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Complex {
private:
    int real, imag;

public:
    Complex(int r = 0, int i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 重载 + 运算符
    Complex operator+(const Complex& other) {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }

    void display() const {
        cout << real << " + " << imag << "i" << endl;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3, 4), c2(1, 2);
    Complex c3 = c1 + c2;  // 使用重载的 + 运算符
    c3.display();  // 输出 4 + 6i
    return 0;
}

在这个示例中，我们通过 operator+ 重载了加法运算符，使得 c1 + c2 的结果是一个新的复数对象，包含了两个复数的实部和虚部之和。

2.2 重载减法运算符 `-`

减法运算符 - 的重载与加法运算符类似，用于执行两个对象之间的减法操作。我们将实现一个 Complex 类，并重载减法运算符。

示例：

class Complex {
private:
    int real, imag;

public:
    Complex(int r = 0, int i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 重载 - 运算符
    Complex operator-(const Complex& other) {
        return Complex(real - other.real, imag - other.imag);
    }

    void display() const {
        cout << real << " + " << imag << "i" << endl;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3, 4), c2(1, 2);
    Complex c3 = c1 - c2;  // 使用重载的 - 运算符
    c3.display();  // 输出 2 + 2i
    return 0;
}

在这个示例中，operator- 重载了减法运算符，使得 c1 - c2 能够返回一个新的复数对象，包含了两个复数的实部和虚部之差。

2.3 重载比较运算符 `==` 和 `!=`

通过重载比较运算符 == 和 !=，我们可以比较自定义对象是否相等或不相等。通常我们需要比较对象的每个成员变量是否相同。

示例：

class Complex {
private:
    int real, imag;

public:
    Complex(int r = 0, int i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 重载 == 运算符
    bool operator==(const Complex& other) const {
        return (real == other.real && imag == other.imag);
    }

    // 重载 != 运算符
    bool operator!=(const Complex& other) const {
        return !(*this == other);  // 利用 == 运算符
    }

    void display() const {
        cout << real << " + " << imag << "i" << endl;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3, 4), c2(3, 4), c3(1, 2);
    cout << (c1 == c2) << endl;  // 输出 1，表示相等
    cout << (c1 != c3) << endl;  // 输出 1，表示不相等
    return 0;
}

在这个例子中，operator== 和 operator!= 被用来比较两个 Complex 对象是否相等。operator!= 通过调用 operator== 来实现，减少了代码重复。

2.4 重载输出运算符 `<<`

输出运算符 << 是 C++ 中一个非常常用的运算符，它通常用于将对象的内容输出到 ostream。我们可以通过重载输出运算符来实现对自定义对象的打印。

示例：

class Complex {
private:
    int real, imag;

public:
    Complex(int r = 0, int i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 重载 << 运算符
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& obj) {
        os << obj.real << " + " << obj.imag << "i";
        return os;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3, 4);
    cout << c1 << endl;  // 使用重载的 << 运算符
    return 0;
}