类模板定义(重载运算符)

template <class T> class BigNumber{
	long n;
public:
	BigNumber (T i):n(i) { }
	BigNumber operator+(BigNumber b) {
		return BigNumber(n+b.n);
	}
};

有如上的类模板定义,已知b1、b2是BigNumber的两个对象,则下列表达式中错误的是(D)

A、3+3 B、b1+3 C、b1+b2 D、3+b1

分析:

3+3就是正常的3+3;

b1+3是BigNumber(b1)+BigNumber(3)

b1+b2是BigNumber(b1)+BigNumber(b2)

3+b1 常数3无法匹配到此模板中的+重载函数,编译器无法识别。  D选项中+前面的操作数必须是一个BigNumber的对象,3不是此对象,所以错了。


这里有个隐式类类型转换的过程,b1+3。b1+BigNumber(3),再调用重载的+运算。而3+b1错误,是因为3+就是正常的int+,不会触发隐式类型转换。


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此题考查的是C++运算符重载,+号被重载后相当于该类的一个成员函数了,出现该类对象(b1+)这种就是调用重载函数,+号后面的3或b2就是参数,如果是3的话就会执行类型转化,将3变为BigNumber类型传给形参。D中的错误是因为+号左右两边的类型不匹配。

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运算符重载调用形式:

b1.operator+(参数)  简写成b1+参数

B会进行类型转换

D错误,3是int类型,无法调用b1的加法操作。

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operator+被定义为一个成员函数,因此this指针指向的是左操作数,因此B和C是正确的。因为此处把+视为了其左操作数的成员函数,而右操作数为+的参数。而D错误是因为此时3是一个整形变量,此时的+号运算默认为基本加号运算而不是重载之后的加号运算。如果把重载+换为非成员函数,此时D也是正确的。


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一般建议+这样的重载运算符不要定义为成员函数。


定义为成员函数的双目操作符重载,左操作数必须是类的对象。定义为友元函数可以破解这一限制。

### C++ 类模板运算符重载的实现方法 在C++中,类模板可以用于创建通用的数据结构或算法框架。当需要对这些类模板中的对象执行特定操作时,可以通过运算符重载来简化语法并提高可读性。以下是关于如何在类模板中实现运算符重载的具体方法。 #### 1. 友元函数方式 如果需要访问类的私有成员,则可以选择通过友元函数的方式来实现运算符重载。这种方式适用于一些特殊的二元运算符(如`<<`, `>>`),它们通常不会作为类的成员函数存在。以下是一个基于引用的例子: ```cpp #include <iostream> using namespace std; template<class T> class Queue { private: T *base; int front, rear, Size; public: Queue(int n = 10); ~Queue(); bool enQueue(T elem); bool deQueue(T &elem); template<class U> friend ostream& operator<<(ostream &out, const Queue<U> &q); // 声明友元函数 }; // 定义友元函数 template<class T> ostream& operator<<(ostream &out, const Queue<T> &q) { if(q.front == q.rear && !q.Size){ out << "Empty queue." << endl; return out; } int index = q.front; while(index != q.rear){ out << q.base[index] << " "; index = (index + 1) % q.Size; } out << endl; return out; } // 构造函数和其他功能省略... ``` 此代码片段展示了如何利用友元函数完成队列类模板的流插入运算符重载[^1]。 #### 2. 成员函数方式 对于一元运算符或者那些自然地作用于单个对象上的二元运算符来说,将其定义为类的成员函数更为合适。下面展示了一个向量类模板重载下标运算符(`[]`)的例子: ```cpp #pragma once #include <iostream> template<typename T> class Vector { public: explicit Vector(int size = 128):m_len(size), m_base(new T[size]){} ~Vector(){ delete [] m_base;} T& operator[](int index)const{ if(index >= m_len || index <0 ){ throw std::out_of_range("Index Out Of Range"); } return m_base[index]; } private: int m_len; T* m_base; }; ``` 在这个例子中,我们看到`operator[]`被定义为了一个常量成员函数,并且它返回的是指向内部存储位置的一个引用,允许修改所获取到的内容[^2]。 #### 3. 复杂类型的乘法运算符重载 有时候我们需要处理更复杂的逻辑,比如两个复数相乘的情况。这时我们可以借助友元函数再次实现这一目标: ```cpp #include <iostream> using namespace std; template <class T> class Complex { T re, im; public: Complex(T r=0,T i=0):re(r),im(i){} template <class T1> friend Complex<T1> operator*(const Complex<T1>& lhs,const Complex<T1>& rhs); void display(){ cout<<"Complex Number:"<<re<<"+i"<<im<<"\n"; } }; template <class T1> Complex<T1> operator*(const Complex<T1>& lhs,const Complex<T1>& rhs){ return Complex<T1>(lhs.re*rhs.re-lhs.im*rhs.im,lhs.re*rhs.im+lhs.im*rhs.re); } int main(){ Complex<int>c1(3,4),c2(5,-6); auto result=c1*c2; result.display(); } ``` 这里实现了两个整型复数之间的乘积计算过程[^3]。 #### 总结 以上分别介绍了三种不同场景下的C++类模板运算符重载技术——通过友元函数支持外部调用;作为成员函数提供直观语义表达能力;以及针对复杂业务需求设计自定义行为模式。每种方式都有其适用范围,在实际开发过程中应根据具体情况进行选择应用。
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