四、運算符重載

運算符重載的概念

  • C++中的表達(dá)式由運算符和操作數(shù)按照規(guī)則構(gòu)成。例如，算術(shù)運算符包括加+、減-、乘*、除/和取模%。如果不做特殊處理，則這些算術(shù)運算符通常只能用于對基本數(shù)據(jù)類型的常量或變量進行運算，而不能用于對象之間的運算。
  • 運算符重載，就是給已有的運算符賦予多重含義，使同一個運算符作用于不同類型的數(shù)據(jù)時產(chǎn)生不同的行為。運算符重載的目的是使得C++中的運算符也能夠用來操作對象。
  • 用于類運算的運算符通常都要重載。有兩個運算符，系統(tǒng)提供了默認(rèn)的重載版本：賦值運算符=和地址運算符&。

可重載的運算符

運算符 可重載的運算符
雙目運算符 +加，-減，*乘，/除，%取模
關(guān)系運算符 ==等于、!=不等于，<小于，>大于，<=小于等于，>=大于等于
邏輯運算符 邏輯或，&&邏輯與，!邏輯非
單目運算符 +正，-負(fù)，*指針，&取地址
自增自減運算符 ++自增，--自減
位運算符 按位或，&按位與，~按位取反，^按位異或，<<左移，>>右移
賦值運算符 =賦值，+=加法賦值，-=減法賦值，*=乘法賦值，/=除法賦值，
%=取模賦值，&=按位與賦值，按位或賦值，^=按位異或賦值，
<<=左移賦值，>>=右移賦值
空間申請與釋放 new創(chuàng)建對象，delete釋放對象，new[]創(chuàng)建數(shù)組，delete[]釋放數(shù)組
其他運算符 ()函數(shù)調(diào)用，->成員訪問，,逗號，[]下標(biāo)

不可重載的運算符

運算符 不可重載的運算符
成員訪問運算符 .
成員指針訪問運算符 .*，->*
域運算符 ::
長度運算符 sizeof
條件運算符 ?:
預(yù)處理符號 #

重載運算符為類的成員函數(shù)/友元函數(shù)

//MyComplex.hpp
#ifndef MyComplex_hpp
#define MyComplex_hpp

#include <stdio.h>

class MyComplex {
private:
    double real, imag;
public:
    MyComplex();                            //構(gòu)造函數(shù)
    MyComplex(double r, double i);          //構(gòu)造函數(shù)
    void outCom();                          //成員函數(shù)
    //重載運算符為類的成員函數(shù)
    MyComplex operator-(const MyComplex &c);
    //重載運算符為友元函數(shù)
    friend MyComplex operator+(const MyComplex &c1,
                               const MyComplex &c2);
};

#endif /* MyComplex_hpp */

//MyComplex.cpp
#include "MyComplex.hpp"
#include <iostream>

using namespace std;

MyComplex::MyComplex() {
    real = 0;
    imag = 0;
}
MyComplex::MyComplex(double r, double i) {
    real = r;
    imag = i;
}
void MyComplex::outCom() {
    cout << "(" << real << ", " << imag << ")" << endl;
}
//重載運算符為類的成員函數(shù)
MyComplex MyComplex::operator-(const MyComplex &c) {
    return MyComplex(this->real - c.real,
                     this->imag - c.imag);
}
//重載運算符為友元函數(shù)
MyComplex operator+(const MyComplex &c1,
                    const MyComplex &c2) {
    return MyComplex(c1.real + c2.real,
                     c1.imag + c2.imag);
}

//main.cpp
#include <iostream>
#include "MyComplex.hpp"

using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    MyComplex c1(1, 2), c2(3, 4), result;
    
    //對象相加
    c1.outCom();
    cout << "oprator+" << endl;
    c2.outCom();
    cout << "=" << endl;
    
    result = c1 + c2;
    result.outCom();
    
    cout << endl;
    cout << "-----------" << endl;
    cout << endl;
    
    //對象相減
    c1.outCom();
    cout << "oprator-" << endl;
    c2.outCom();
    cout << "=" << endl;
    
    result = c1 - c2;
    result.outCom();
    
    return 0;
}
/* 輸出
(1, 2)
oprator+
(3, 4)
=
(4, 6)

-----------

(1, 2)
oprator-
(3, 4)
=
(-2, -2)
*/

重載運算符的規(guī)則

  1. 重載后運算符的含義應(yīng)該符合原有的用法習(xí)慣。例如，重載+運算符，完成的功能就應(yīng)該類似于做加法，在重載的+運算符中做減法是不合適的。
  2. 運算符重載不能改變運算符原有的語義，包括運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性。
  3. 運算符重載不能改變運算符操作數(shù)的個數(shù)及語法結(jié)構(gòu)。
  4. 重載運算符()、[]、->或者賦值運算符=時，只能將它們重載為成員函數(shù)，不能重載為全局函數(shù)。
  5. 運算符重載不能改變該運算符用于基本數(shù)據(jù)類型對象的含義。

重載賦值運算符

C++中的賦值運算符=要求左右兩個操作數(shù)的類型是匹配的，或至少是賦值兼容的。有時希望=兩邊的操作數(shù)的類型即使不賦值兼容也能夠成立，這就需要對=進行重載。C++規(guī)定，=只能重載為成員函數(shù)。

若有類CL中定義了成員函數(shù)，重載了賦值運算符后，上述賦值語句將解釋為函數(shù)調(diào)用的形式：

s1.operator=(s2);

重載賦值運算符示例

還用之前的那個MyComplex類舉??：

//MyComplex.hpp
#include <stdio.h>
#include <string>

using namespace std;

class MyComplex {
private:
    double real, imag;
public:
    MyComplex();                            //構(gòu)造函數(shù)
    MyComplex(double r, double i);          //構(gòu)造函數(shù)
    void outCom();                          //成員函數(shù)
    void outCom(string str);
    //重載運算符為友元函數(shù)
    friend MyComplex operator+(const MyComplex &c1,
                               const MyComplex &c2);
    friend MyComplex operator+(const MyComplex &c, double r);
    friend MyComplex operator+(double r, MyComplex &c);
    
    friend MyComplex operator-(const MyComplex &c1,
                               const MyComplex &c2);
    friend MyComplex operator-(const MyComplex &c, double r);
    friend MyComplex operator-(double r, const MyComplex &c);
    //賦值運算符`=`只能重載為類的成員函數(shù)
    MyComplex & operator=(const MyComplex &c);
    MyComplex & operator=(double r);
};

#endif /* MyComplex_hpp */

//MyComplex.cpp
#include "MyComplex.hpp"
#include <iostream>

using namespace std;

MyComplex::MyComplex() {
    real = 0;
    imag = 0;
}
MyComplex::MyComplex(double r, double i) {
    real = r;
    imag = i;
}
void MyComplex::outCom() {
    cout << "(" << real << ", " << imag << ")" << endl;
}
void MyComplex::outCom(string str) {
    cout << str << " = (" << real << ", " << imag << ")" << endl;
}

MyComplex operator+(const MyComplex &c1,
                    const MyComplex &c2) {
    return MyComplex(c1.real + c2.real,
                     c1.imag + c2.imag);
}
MyComplex operator+(const MyComplex &c, double r) {
    return MyComplex(c.real + r, c.imag);
}
MyComplex operator+(double r, MyComplex &c) {
    return MyComplex(r + c.real, c.imag);
}

MyComplex operator-(const MyComplex &c1,
                    const MyComplex &c2) {
    return MyComplex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);
}
MyComplex operator-(const MyComplex &c, double r) {
    return MyComplex(c.real - r, c.imag);
}
MyComplex operator-(double r, const MyComplex &c) {
    return MyComplex(r - c.real, c.imag);
}

MyComplex & MyComplex::operator=(const MyComplex &c) {
    this->real = c.real;
    this->imag = c.imag;
    return *this;
}
MyComplex & MyComplex::operator=(double r) {
    this->real = r;
    this->imag = 0;
    return *this;
}

//main.cpp
#include <iostream>
#include "MyComplex.hpp"

using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    MyComplex c1(1, 2), c2(3, 4), result;
    
    c1.outCom("c1");
    c2.outCom("c2");
    
    result = c1 + c2;
    result.outCom("相加后賦值給 result");
    
    result = c1 + 5;
    result.outCom("c1 + 5 后賦值給 result");
    
    result = 6 + c2;
    result.outCom("6 + c2 后賦值給 result");
    
    return 0;
}
/* 輸出：
c1 = (1, 2)
c2 = (3, 4)
相加后賦值給 result = (4, 6)
c1 + 5 后賦值給 result = (6, 2)
6 + c2 后賦值給 result = (9, 4)
*/

淺拷貝和深拷貝

同類對象之間可以通過賦值運算符=互相賦值。如果沒有經(jīng)過重載，=的作用就是將賦值號右側(cè)對象的值，賦值給左側(cè)的對象。這相當(dāng)于值的拷貝，稱為淺拷貝。

重載賦值運算符后，賦值語句的功能是將一個對象中指針成員變量指向的內(nèi)容復(fù)制到另一個對象中指針成員變量指向的地方，這樣的拷貝叫“深拷貝”。

#ifndef Pointer_hpp
#define Pointer_hpp

#include <stdio.h>

class Pointer {
public:
    int a;
    int *p;
    Pointer() {
        a = 100;
        p = new int(10);
    };
    Pointer(const Pointer &tempP) {
        if (this != &tempP) {
            a = tempP.a;
            p = tempP.p;
        }
    };
    Pointer & operator=(const Pointer &tempP);
};

#endif /* Pointer_hpp */

//Pointer.cpp
#include "Pointer.hpp"

Pointer & Pointer::operator=(const Pointer &tempP) {
    Pointer p;
    p.a = tempP.a;
    p.p = tempP.p;
    return p;
}

#include <iostream>
#include "Pointer.hpp"

using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Pointer p1, p4;  //構(gòu)造函數(shù)
    Pointer p2(p1);  //構(gòu)造函數(shù)重載
    Pointer p3 = p1; //C++默認(rèn)的復(fù)制運算符
    p4 = p1;         //賦值運算符重載(內(nèi)部實現(xiàn)深拷貝)
    
    cout << "初始化后---各對象的值及內(nèi)存地址：" << endl;
    
    cout << "對象名\t對象地址\t\t\ta的值\tp的值\t\t p指向的值\t\tp的地址" << endl;
    cout << "p1:\t\t" << &p1 << "\t" << p1.a << "\t\t" << p1.p << "\t\t" << *p1.p << "\t\t" << &p1.p << endl;
    cout << "p2:\t\t" << &p2 << "\t" << p2.a << "\t\t" << p2.p << "\t\t" << *p2.p << "\t\t" << &p2.p << endl;
    cout << "p3:\t\t" << &p3 << "\t" << p3.a << "\t\t" << p3.p << "\t\t" << *p3.p << "\t\t" << &p3.p << endl;
    cout << "p4:\t\t" << &p4 << "\t" << p4.a << "\t\t" << p4.p << "\t\t" << *p4.p << "\t\t" << &p4.p << endl;
    
    p4.a = 104;
    p3.a = 103;
    p2.a = 102;
    p1.a = 101;
    *p4.p = 14;/* *p4.px修改后，其他對象.p的修改不影響p4 */
    *p3.p = 13;/* p1,p2,p3中p的值相同，使用的是同一個p */
    *p2.p = 12;
    *p1.p = 11;
    
    cout << "修改后---各對象的值及內(nèi)存地址：" << endl;
    
    cout << "對象名\t對象地址\t\t\ta的值\tp的值\t\t p指向的值\t\tp的地址" << endl;
    cout << "p1:\t\t" << &p1 << "\t" << p1.a << "\t\t" << p1.p << "\t\t" << *p1.p << "\t\t" << &p1.p << endl;
    cout << "p2:\t\t" << &p2 << "\t" << p2.a << "\t\t" << p2.p << "\t\t" << *p2.p << "\t\t" << &p2.p << endl;
    cout << "p3:\t\t" << &p3 << "\t" << p3.a << "\t\t" << p3.p << "\t\t" << *p3.p << "\t\t" << &p3.p << endl;
    cout << "p4:\t\t" << &p4 << "\t" << p4.a << "\t\t" << p4.p << "\t\t" << *p4.p << "\t\t" << &p4.p << endl;
    
    return 0;
}
/*
初始化后---各對象的值及內(nèi)存地址：
對象名 對象地址           a的值  p的值       p指向的值     p的地址
p1:   0x7ffeefbff440    100  0x1006a3420    10      0x7ffeefbff448
p2:   0x7ffeefbff420    100  0x1006a3420    10      0x7ffeefbff428
p3:   0x7ffeefbff410    100  0x1006a3420    10      0x7ffeefbff418
p4:   0x7ffeefbff430    100  0x1006a2fb0    10      0x7ffeefbff438
修改后---各對象的值及內(nèi)存地址：
對象名 對象地址           a的值  p的值       p指向的值     p的地址
p1:   0x7ffeefbff440    101  0x1006a3420    11      0x7ffeefbff448
p2:   0x7ffeefbff420    102  0x1006a3420    11      0x7ffeefbff428
p3:   0x7ffeefbff410    103  0x1006a3420    11      0x7ffeefbff418
p4:   0x7ffeefbff430    104  0x1006a2fb0    14      0x7ffeefbff438
*/

重載流插入運算符和流提取運算符

在C++中，左移運算符<<可以和cout一起用于輸出，故常被稱為“流插入運算符”。右移運算符>>和cin一起用于輸入，一般被稱為流提取運算符。它們都是C++類庫中提供的。在類庫提供的頭文件中已經(jīng)對<<和>>進行了重載，使之分別作為流插入運算符和流提取運算符，能用來輸出和輸入C++基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)。cout是ostream類的對象，cin是istream類的對象，它們都是在頭文件iostream中聲明的。因此，凡是用cout <<和cin >>對基本數(shù)據(jù)類型進行輸入/輸出的，都要用#include指令把頭文件iostream包含到本程序文件中。

重載強制類型轉(zhuǎn)換運算符

在C++中，類型的名字（包括類的名字）本身也是一種運算符，即強制類型轉(zhuǎn)換運算符。強制類型轉(zhuǎn)換運算符是單目運算符，也可以被重載，但只能重載為成員函數(shù)，不能重載為全局函數(shù)。經(jīng)過適當(dāng)重載后，(類型名)對象這個對對象進行強制類型轉(zhuǎn)換的表達(dá)式就等價于對象.operator 類型名()，即變成對運算符函數(shù)的調(diào)用。

重載自增、自減運算符

自增運算符++和自減運算符--都可以被重載，但是它們有前置和后置之分。以++為例，對于整數(shù)k，++k和k++的語義是不一樣的。

當(dāng)++用于對象時，也應(yīng)該如此。例如，obj是一個類CDemo的對象，那么++obj和obj++的含義應(yīng)該是不一樣的。按照自增運算符及自減運算符的本來定義，++obj的返回值應(yīng)該是obj被修改后的值，而obj++的返回值應(yīng)該是obj被修改前的值。

#ifndef CDemo_hpp
#define CDemo_hpp

#include <stdio.h>

/*
 kSwitchCDemo：
 0：自減運算符重載為友元函數(shù)
 1：自減運算符重載為類的成員函數(shù)
 */
#define kSwitchCDemo (0)

class CDemo {
public:
    CDemo(int i):n(i){};
    operator int() {
        return n;
    };
    
    CDemo & operator++();//用于前置形式
    CDemo operator++(int);//用于后置形式
#if kSwitchCDemo == 1
    CDemo & operator--();
    CDemo operator--(int);
#else
    friend CDemo & operator--(CDemo &);
    friend CDemo operator--(CDemo &, int);
#endif
private:
    int n;
};

#endif /* CDemo_hpp */

//CDemo.cpp
#include "CDemo.hpp"

CDemo & CDemo::operator++() {
    n++;
    return *this;
}
CDemo CDemo::operator++(int k) {
    CDemo temp(*this);
    n++;
    return temp;
}

#if kSwitchCDemo == 1
//自減運算符重載為類的成員函數(shù)
CDemo & CDemo::operator--() {
    n--;
    return *this;
}
CDemo CDemo::operator--(int) {
    CDemo temp(*this);
    n--;
    return temp;
}

#else
//自減運算符重載為友元函數(shù)
CDemo & operator--(CDemo &d) {
    d.n--;
    return d;
}
CDemo operator--(CDemo &d, int k) {
    CDemo temp(d);
    d.n--;
    return temp;
}

#endif

#include <iostream>
#include "MyComplex.hpp"
#include "CDemo.hpp"

using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    CDemo d(10);
    
    cout << "d++ = " << d++ << endl; //d++ = 10
    cout << "d = " << d << endl;     //d = 11
    
    cout << "++d = " << ++d << endl; //++d = 12
    cout << "d = " << d << endl;     //d = 12
    
    cout << "d-- = " << d-- << endl; //d-- = 12
    cout << "d = " << d << endl;     //d = 11
    
    cout << "--d = " << --d << endl; //--d = 10
    cout << "d = " << d << endl;     //d = 10
    
    return 0;
}
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剝皮案震驚了整個濱河市，隨后出現(xiàn)的幾起案子，更是在濱河造成了極大的恐慌，老刑警劉巖，帶你破解...
    沈念sama閱讀 227,533評論 6贊 531
  • 死咒
    序言：濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件，死亡現(xiàn)場離奇詭異，居然都是意外死亡，警方通過查閱死者的電腦和手機，發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 98,055評論 3贊 414
  • 救了他兩次的神仙讓他今天三更去死
    文/潘曉璐 我一進店門，熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來，“玉大人，你說我怎么就攤上這事。” “怎么了？”我有些...
    開封第一講書人閱讀 175,365評論 0贊 373
  • 道士緝兇錄：失蹤的賣姜人
    文/不壞的土叔 我叫張陵，是天一觀的道長。 經(jīng)常有香客問我，道長，這世上最難降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 62,561評論 1贊 307
  • ?港島之戀（遺憾婚禮）
    正文 為了忘掉前任，我火速辦了婚禮，結(jié)果婚禮上，老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己，他們只是感情好，可當(dāng)我...
    茶點故事閱讀 71,346評論 6贊 404
  • 惡毒庶女頂嫁案：這布局不是一般人想出來的
    文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著，像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上，一...
    開封第一講書人閱讀 54,889評論 1贊 321
  • 城市分裂傳說
    那天，我揣著相機與錄音，去河邊找鬼。 笑死，一個胖子當(dāng)著我的面吹牛，可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播，決...
    沈念sama閱讀 42,978評論 3贊 439
  • 雙鴛鴦連環(huán)套：你想象不到人心有多黑
    文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼，長吁一口氣：“原來是場噩夢啊……” “哼！你這毒婦竟也來了？” 一聲冷哼從身側(cè)響起，我...
    開封第一講書人閱讀 42,118評論 0贊 286
  • 萬榮殺人案實錄
    序言：老撾萬榮一對情侶失蹤，失蹤者是張志新（化名）和其女友劉穎，沒想到半個月后，有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體，經(jīng)...
    沈念sama閱讀 48,637評論 1贊 333
  • ?護林員之死
    正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡，尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 40,558評論 3贊 354
  • ?白月光啟示錄
    正文 我和宋清朗相戀三年，在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 42,739評論 1贊 369
  • 活死人
    序言：一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡，死狀恐怖，靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出，到底是詐尸還是另有隱情，我是刑警寧澤，帶...
    沈念sama閱讀 38,246評論 5贊 355
  • ?日本核電站爆炸內(nèi)幕
    正文 年R本政府宣布，位于F島的核電站，受9級特大地震影響，放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜，卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 43,980評論 3贊 346
  • 男人毒藥：我在死后第九天來索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧，春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,362評論 0贊 25
  • 一樁弒父案，背后竟有這般陰謀
    文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至，卻和暖如春，著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間，已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 35,619評論 1贊 280
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介騙來泰國打工， 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 51,347評論 3贊 390
  • 代替公主和親
    正文 我出身青樓，卻偏偏與公主長得像，于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子，可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點故事閱讀 47,702評論 2贊 370