C++运算符重载

本文详细介绍了C++中的运算符重载概念及其应用,包括基本运算符重载、前置与后置操作符重载、友元函数实现、赋值运算符重载、括号运算符重载以及逻辑与和逻辑或的重载方法。

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一、概念

1、什么是运算符重载

所谓重载,就是重新赋予新的含义。

2、运算符重载的限制



二、运算符重载的基础

1、运算符重载本质是一个函数,函数名字组成:operator+要重载的运算符

2、运算符重载的步骤:

(1)写函数名:operator+要重载的函数名

(2)根据运算需求写函数的参数列表

(3)根据需求写出函数返回值的类型

#include <stdio.h>

class Complex
{
public:
	Complex()
	{
		m_a = 0;
		m_b = 0;
	}

	Complex(int a,int b)
	{
		m_a = a;
		m_b = b;
	}

	void print()
	{
		printf("%d + %di\n",m_a,m_b);
	}

	Complex operator+(Complex &b)
	{
		Complex tmp(m_a + b.m_a,m_b + b.m_b);

		return tmp;
	}

	Complex operator-(Complex &b)
	{
		Complex tmp(m_a - b.m_a,m_b - b.m_b);

		return tmp;
	}

private:
	int m_a;
	int m_b;
};

int main()
{
	Complex c1(1,2),c2(2,3),c4(2,2),c3;

	c1.print();
	c2.print();

	c3 = c1 + c2 - c4;
	c3.print();

	return 0;
}


三、前置和后置操作符重载

1、C++中通过一个占位参数来区分前置运算和后置运算

#include <stdio.h>

class Complex
{
public:
	Complex()
	{
		m_a = 0;
		m_b = 0;
	}

	Complex(int a,int b)
	{
		m_a = a;
		m_b = b;
	}

	void print()
	{
		printf("%d + %di\n",m_a,m_b);
	}

	Complex operator+(Complex &b)
	{
		Complex tmp(m_a + b.m_a,m_b + b.m_b);

		return tmp;
	}

	Complex &operator++()
	{
		++m_a;
		++m_b;

		return *this;
	}

	Complex operator++(int)
	{
		Complex tmp(m_a,m_b);
		m_a++;
		m_b++;

		return tmp;
	}

private:
	int m_a;
	int m_b;
};

int main()
{
	Complex c1(1,2),c2(2,3),c4(2,2),c3;

	c1.print();
	c2.print();

	c3 = (c1++) + (++c1) + (++c1);

	c3.print();
	c1.print();

	return 0;
}


四、友元函数实现操作符重载

1、当无法修改左操作数的类时,使用全局函数进行重载

2、友员函数重载运算符常用于运算符的左右操作数类型不同的情况

#include <iostream>

using namespace std;

class Complex
{
	friend ostream &operator<<(ostream &out,const Complex &obj);

public:
	Complex()
	{
		m_a = 0;
		m_b = 0;
	}

	Complex(int a,int b)
	{
		m_a = a;
		m_b = b;
	}

private:
	int m_a;
	int m_b;
};

ostream &operator<<(ostream &out,const Complex &obj)
{
	out << obj.m_a << "+" << obj.m_b << "i";

	return  out;
}

int main()
{
	Complex c1(1,2);

	cout << c1 << endl;

	return 0;
}


五、赋值运算符重载

1、赋值运算符重载函数必须为成员函数

2、如果没写自定义的 赋值运算符重载,编译器会有一个默认的赋值运算符重载函数,默认赋值运算符做的是一些简单的拷贝,是浅拷贝

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

class Student
{
	friend ostream &operator<<(ostream &out,const Student &obj);

public:
	Student()
	{
		m_id = 0;
		m_name = NULL;
	}

	Student(int id,char *name)
	{
		m_id = id;
		int len = strlen(name);
		m_name = new char[len + 1];
		strcpy(m_name,name);
	}

	Student(const Student &obj)
	{
		m_id = obj.m_id;
		int len = strlen(obj.m_name);
		m_name = new char[len + 1];
		strcpy(m_name,obj.m_name);
	}

	Student &operator=(const Student &obj)
	{
		if(this == &obj)
			return *this;

		if(m_name != NULL)
		{
			delete []m_name;
			m_name = NULL;
		}

		int len = strlen(obj.m_name);
		m_name = new char[len + 1];
		m_id = obj.m_id;
		strcpy(m_name,obj.m_name);

		return *this;
	}

	~Student()
	{
		if(m_name != NULL)
		{
			delete []m_name;
			m_name = NULL;
		}
		m_id = 0;
	}
private:
	int m_id;
	char *m_name;
};

ostream &operator<<(ostream &out,const Student &obj)
{
	out << "id = " << obj.m_id << ",name = " << obj.m_name;
	return out;
}

int main()
{
	Student s1(10,"wang");
	Student s2 = s1;
	Student s3;
	s3 = s3 = s1;

	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;

	return 0;
}


六、括号运算符重载

#include <stdio.h>

class Test
{
public:
	Test(int a)
	{
		m_a = a;
	}

	void print()
	{
		printf("a = %d\n",m_a);
	}

	void operator()(int num)
	{
		printf("a = %d\n",num);
	}
private:
	int m_a;
};

int main()
{
	Test t(10);
	t.print();

	t(20);

	return 0;
}


七、逻辑与和逻辑或

1、&&和||是C++中非常特殊的操作符 

2、&&和||内置实现了短路规则 

3、操作符重载是靠函数重载来完成的 

4、操作数作为函数参数传递 

5、C++的函数参数都会被求值,无法实现短路规则 

<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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