c++ 运算符重载

1. 运算符重载介绍

之前的函数重载,允许多个同名不同参数类型的函数;

运算符重载允许程序员如何使用运算符(如+、-、==、=和!)来处理不同类型的数据类型;

对于基本数据类型,运算符是可以使用的:


对于自定义数据类型:


如果为对自定义MyString的运算符+定义,会出现编译错误。

当一个运算符重载时,对于C++将会根据数据的类型,选择合适的重载运算符;

C++中除了arithmetic if (?:), sizeof,scope (::), member selector (.), and member pointer selector (.*)不能重载;

在进入话题前,必须清楚:

A)重载的运算操作数至少有一个是自定义数据;

B)只能重载已有的运算符;

C)所有运算符保持其优先级和结合;

2)运算符即函数

在C++中,运算符当作运算符看待,如<<、>>等。

2. 重载算术运算符

算术运算符:+、-、*、/、%

这4个运算符都为二元,重载方式几乎一样。

1)使用友元函数重载运算符

当运算符不改变运算操作数,最好使用友元函数重载运算符。


2)对不同类型的操作数重载运算符

当为不同类型的操作数重载二元运算符时,都需写2个函数。如上例的+的参数是一个Cent和整数时:


3. 重载I/O运算符

1)重载输出符:<<


2)重载输入符:>>


重载I/O运算符,便于将你的自定义类输出;

4. 重载比较运算符

比较运算符:==、!=、>、>=、<、<=

因为比较运算符都是二元运算符,而且都不需要改变参数的值,可以使用友元函数进行重载;

依然使用硬币类:



5. 重载单元运算符

单元运算符:+、-、!


6. 使用成员函数重载运算符

使用友元函数重载,不修改操作的参数相关值;

当需要修改操作数时,使用成员函数重载运算符;

需注意两点:A)最左边的操作数必须是类对象;B)最左边的操作数类似于*this参数。

两点例外:

A)最左边参数不是类的成员,如重载+(int, YourClass)或<<(ostream& out, YourClass),必须作为友元重载;

B)赋值=,中括号[],调用()和成员选择->,必须作为成员函数重载。

2)重载单元运算符+、-


成员函数的典型应用是用于修改私有成员变量。

7. 重载自增和自减运算符

自增(++)和自减(--)运算符有前缀和后缀两种形式。

因为自增和自减函数修改了操作数,所以最好是成员函数重载的方式。

1)前缀方式:

\

2)后缀方式:

在重载后缀时,C++使用了傀儡的变量,即虚假的:



因为后缀的方式,需要赋值返回自增自减之前的状态;

8. 重载中括号运算符

中括号是必须成员函数重载的运算符之一。

通常在数组中使用。


中括号一般在处理一维数组时较为有用。

9. 重载括号运算符

例如:


当然重载()运算符,也可以不带参数。

10. 重载类型转换符

之前,类型转换有显式和隐式转换;


也可以进行其他的有用转换:


11. 拷贝构造函数和重载赋值运算符

1)拷贝构造函数

拷贝构造函数是从一个已有的对象初始化一个新的对象 ;


12. 浅拷贝和深复制

浅拷贝-即只是将对象的值复制一个副本给其他对象;修改其他对象,不改变原来的对象;

深拷贝-将对象的引用指针返回给其他对象;修改了其他对象,同样修改了原来对象

如果需防止拷贝:可以将含参构造函数和重载赋值运算符私有化即可。


<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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