C++运算符重载

本文介绍了C++中运算符重载的概念与实现方法,包括重载为成员函数和友元函数的形式,并列举了可重载及不可重载的运算符。

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在C++中为了方便,提供运算符重载的功能,简单来说就是自定义运算符的功能。

重载运算符是具有特殊名称的函数:保留字后节需要定义的操作符号,像任意其他函数一样,重载操作符具有返回类型和形参表。

<返回类型说明符> operator <运算符号> (<参数表>){
  <函数体>
}
可重载运算符
双目运算符+(加法)、-(减法)、*(乘法)、/(除法)、%(取模)
关系运算符==(等于)、!=(不等于)、<(小于)、> (大于)、<=(小于等于)、 >=(大于等于)
逻辑运算符||(逻辑或)、&&(逻辑与)、!(逻辑非)
单目运算符+(正)、-(负)、*(指针)、&(取地址)
自增自减运算符++(自增)、--(自减)
位运算符|(按位或)、&(按位与)、~(按位取反)、^(按位异或)、<<(左移)、>>(右移)
赋值运算=、+=、*=、/= 、%=、&=、|=、^=、<<=、>>=
空间申请与释放new、delete、new[]、delete[]
其他运算符()(函数调用)、->(成员访问)、, (逗号)、[](小标)

小面是不可重载的运算符列表:

.成员访问运算符
.*、->*成员指针访问运算符
::域运算符
sizeof长度运算符
?:条件运算符
#预处理符号

注:

1.  重载运算附实质上是函数的重载,因此编译程序对运算符重载的选择,遵循函数重载的原则。

2. 重载之后的运算符补鞥改变运算符的结合性与优先级,也不能改变运算符的操作个数和语法结构。

3. 运算符重载不能改变该运算符用于内部类型对象的含义。他只能和用户自定义的对象一起使用,或者用于用户自定义类型的对象和内部类型的对象一起使用。

4. 运算符重载是针对新类型数据的数据类型的实际需要对原有运算符进行适当的改造,重载的功能应与原有功能相似,避免没有目的的使用重载运算符。


运算符重载一般分为两种形式:

重载为类的成员函数、重载为类的非成员函数。

运算符重载为类的成员函数的一般格式为:

    <函数类型> operator <运算符>(<参数表>)

    {

     <函数体>

    }
 <对象名>.operator <运算符>(<参数>)

    它等价于

    <对象名><运算符><参数>

    例如:a+b等价于a.operator +(b)。一般情况下,我们采用运算符的习惯表达方式。
运算符重载为类的友元函数的一般格式为:

    friend <函数类型> operator <运算符>(<参数表>)

    {

     <函数体>

    }
调用友元函数运算符的格式如下:

    operator <运算符>(<参数1>,<参数2>)

    它等价于

    <参数1><运算符><参数2>

    例如:a+b等价于operator +(a,b)。




<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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