C++ 运算符重载

运算符重载概念:对已有的运算符重新进行定义,赋予其另一种功能,以适应不同的数据类型

1.加号运算符重载

作用:实现两个自定义数据类型相加的运算

#include<iostream>
using namespace std;
class Person{
    public:
        int age;
        int count;
        Person(){
            this->age = 0;
            this->count = 0;
        }
        Person(int age, int count){
            this->age = age;
            this->count = count;
        }
//      成员函数实现 + 号运算符重载
        Person operator+(const Person& p){
            Person temp;
            temp.age = this->age + p.age;
            temp.count=this->count + p.count;
            return temp;
        }
};
//全局函数实现 + 号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2){
    Person temp;
    temp.age = p1.age + p2.age;
    temp.count = p1.count + p2.count;
    return temp;
}
//运算符重载也可以函数重载
Person operator+(const Person& p1, int n){
    Person temp;
    temp.age = p1.age + n;
    temp.count = p1.count + n;
    return temp;
}
int main(){
    Person p1(10, 20);
    Person p2(20,22);
    Person p3 = p1 + p2;
    cout<< "p3.age = " << p3.age << endl;
    cout<< "p3.count = " << p3.count << endl;
    return 0;
}

2.左移运算符

作用:可以输出自定义数据类型

#include<iostream>
using namespace std;
class Person{
    public:
        int age;
        int count;
        Person(){
            this->age = 0;
            this->count = 0;
        }
        Person(int age, int count){
            this->age = age;
            this->count = count;
        }
};
//全局函数实现左移重载,ostream只能有一个
ostream& operator<<(ostream &out, Person &p){
    out << "Age: " << p.age << " Count:1   " << p.count;
    return out;
}
int main(){
    Person p1(10, 20);

    cout<<p1<<"hello"<<endl;
    return 0;
}

总结:重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

3.递增运算符

总结: 前置递增返回引用,后置递增返回值

作用: 通过重载递增运算符,实现自己的整型数据

#include<iostream>
using namespace std;
class myNum{
public :
    myNum(){
        num = 0;
    }
//    前置递增  返回引用
    myNum& operator++(){
        num++;
        return *this;
    }
//   后置递增  返回值
    myNum operator++(int){
        myNum temp = *this;
        num++;
        return temp;
    }
    int num;
};
ostream& operator<<(ostream &out, myNum n){
    out<<n.num;
    return out;
}
int main(){
    myNum n1;
    cout<< n1++<<endl;
    cout<<++n1<<endl;
    return 0;
}

4.赋值运算符

c++编译器至少给一个类添加4个函数
1 . 默认构造函数(无参,函数体为空)
2 . 默认析构函数(无参,函数体为空)
3 . 默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
4 . 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝
如果类中有属性指向堆区,做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
    Person(int age)
    {
//将年龄数据开辟到堆区
        m_Age = new int(age);
    }
//重载赋值运算符
    Person& operator=(Person &p)
    {
        if (m_Age != NULL)
        {
            delete m_Age;
            m_Age = NULL;
        }
//编译器提供的代码是浅拷贝
//m_Age = p.m_Age;
//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
        m_Age = new int(*p.m_Age);
//返回自身
        return *this;
    }
    ~Person()
    {
        if (m_Age != NULL)
        {
            delete m_Age;
            m_Age = NULL;
        }
    }
//年龄的指针
    int *m_Age;
};
void test01()
{
    Person p1(18);
    Person p2(20);
    Person p3(30);
    p3 = p2 = p1; //赋值操作
    cout << "p1的年龄为:" << *p1.m_Age << endl;
    cout << "p2的年龄为:" << *p2.m_Age << endl;
    cout << "p3的年龄为:" << *p3.m_Age << endl;
    cout<<p1.m_Age<<endl;
}
int main() {
    test01();
int a = 10;
    int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;

    return 0;
}

5.关系运算符

作用:重载关系运算符,可以让两个自定义类型对象进行对比操作

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
    int age;
    string name;
    Person(){

    }
    Person(int age,string name){
        this->age = age;
        this->name = name;
    }
    bool operator==(const Person & p){
        if(this->age== p.age&&this->name==p.name){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    bool operator!=(const Person & p){
        if(this->age== p.age&&this->name==p.name){
            return false;
        }else{
            return true;
        }
    }
};
void test01()
{
    Person p1(10, "Tom");
    Person p2(10, "Tom");
    if (p1 == p2)
    {
        cout << "p1 == p2" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1 != p2" << endl;
    }
    if (p1 != p2)
    {
        cout << "p1 != p2" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1 == p2" << endl;
    }
}
int main() {
    test01();
    return 0;
}

6.函数调用运算符重载

● 函数调用运算符 () 也可以重载
● 由于重载后使用的方式非常像函数的调用,因此称为仿函数
● 仿函数没有固定写法,非常灵活

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
    int age;
    string name;
    Person(){

    }
    Person(int age,string name){
        this->age = age;
        this->name = name;
    }
    void operator()(string name,int age){
        cout<<"name:"<<name<<endl;
        cout<<"age:"<<age<<endl;
    }
    Person operator()(Person & p){
        this->age+=p.age;
        this->name+=p.name;
        return *this;
    }
};
void test01()
{
    Person p1(10, "Tom");
    Person p2(10, "Tom");
    p1("Jerry", 20);
    p1(p2);
    cout << "p1.age = " << p1.age << " p1.name = " << p1.name << endl;
}
int main() {
    test01();
    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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