运算符重载的规则与实践-优快云博客

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运算符重载的规则与实践

背景简介

运算符重载是C++语言中一项强大的特性，它允许我们为类对象定义自定义的运算符行为。这样做可以让我们更加直观和自然地使用类，使得类的使用更符合人们的习惯和直觉。然而，运算符重载不是没有规则的自由发挥，正确地理解和运用这些规则对于编写高质量的代码至关重要。

BASIC OPERATOR OVERLOADING

重载要求

在C++中，运算符重载必须满足特定的规则。例如，下标运算符[]必须被重载为方法，而不能作为顶层函数。这主要是为了区分内置运算符和用户定义的运算符。如果运算符可以被重载为非方法，系统将无法在特定上下文中确定调用哪个版本。

// 错误：下标运算符[]必须被重载为方法
void operator[](String s) { ... }

运算符优先级和语法

运算符重载不能改变运算符的优先级和语法。例如，重载的运算符必须遵循内置运算符的优先级规则，这意味着无法改变运算符+和*的相对优先级。

// 无法改变运算符+和*的优先级
Complex ans = c1 + c2 * c3;

运算符元数（arity）

运算符元数指的是运算符的操作数个数，即一元或二元运算符。重载的运算符不能改变其元数。例如，内置的一元运算符仍然是一元，重载后的运算符也必须是一元。

// 重载的运算符也必须是一元
void operator++(Complex c) { ... }

增量和减量运算符的重载

前缀和后缀重载

增量和减量运算符可以被重载为前缀和后缀版本。前缀版本不带参数，而后缀版本需要一个int参数作为占位符，以便区分。

// 前缀重载示例
class SafeStr {
public:
    SafeStr& operator++() { /* ... */ return *this; }
};

// 后缀重载示例
SafeStr SafeStr::operator++(int) {
    SafeStr tmp = *this;
    ++*this;
    return tmp;
}

安全字符串类的实现

SafeStr类展示了如何通过运算符重载来避免数组越界的问题。重载后的前缀递增操作符会检查是否到达了字符串的末尾，并在到达末尾时阻止进一步的递增。

// SafeStr类的前缀递增操作符实现
SafeStr& SafeStr::operator++() {
    if (*ptr != '\0')
        ++ptr; // 可以递增
    else
        // 处理到达字符串末尾的情况
    return *this;
}