总目录 > 1 语言基础 > 1.5 C++ 进阶 > 1.5.3 运算符重载
前言
运算符重载是个强大而有意思的功能，最初的接触是因为不清楚如何使用 sort 从大到小排序而了解到了运算符重载，然后是得知如何实现 struct 的 sort 排序，很长一段时间没有在别的情况下再使用，可以说仅仅是冰山一角了。
子目录列表
1、概念
2、二元运算符重载
3、一元运算符重载
4、特殊运算符重载
1.5.3 运算符重载
1、概念
在 1.1 C 语言基础 中，我们已经大致介绍了运算符的概念。运算符丰富而强大，每个运算符能够操作多种数据类型，比如简单的 “+” 号能够在 int, double, char, ... 等等数据类型中使用。其实在 C++ 中，运算符并不被看作一个简单的符号，它其实属于一种特殊的函数，称为运算符函数，和其他函数一样，运算符函数也可以被重载，称为运算符重载。但是，运算符重载的命名规则和参数确定却有不同，其一般形式为：
数据类型 operator 重载运算符(重载参数表) { ... }
其中，operator 是特别标示运算符函数的限定词。
比如上述的加法，其实在 C++ 中内置了形式如下的加法运算符的重载函数：
int operator + (int, int); double operator + (double, double); char operator + (char, char);
有了运算符重载函数，运算符的适用范围就不仅局限于基本数据类型了，举个例子：
class Student { int id; double grade; public: ... }; Student A, B, C, D; cout << A.grade + B.grade + C.grade + D.grade;
假设对于包含 id 和 grade 的 Student 类，我们希望在计算各名学生的成绩 grade 时，可以直接相加而不是每次都需要调用该成员，那么我们添加一个运算符重载函数，告知编译器：我们直接相加 Student 类的意义是直接相加他们的 grade 值，如下：
Student operator + (Student a, Student b) { return a.grade + b.grade; } cout << A + B + C + D;
这是一个二元运算符的例子，运算符重载可以分为二元、一元运算符及一些特殊运算符重载，下面将一一进行介绍。
重载运算符也有许多限制。首先，并不是所有运算符都可以被重载，尽管大多数确实可以。下列运算符的重载功能受到了限制：
① 不能被重载
. .* :: ?:
② 只能被重载为类成员函数
= [] () ->
运算符重载过程中，原有含义、优先级、结合顺序和所需要的参数个数均不会被改变，更不能创造新的运算符。
2、二元运算符重载
二元运算符就是需要两个操作数的运算符，又称为双目运算符，比如 +, -, *, /, % 等等。对于二元运算 a @ b（@ 表示任意可重载二元运算符），可能会被解析为：
> a.operator@(b)
> operator@(a, b)
前者是被重载为类的费静态成员函数，要求第一个参数必须为一个对象；后者是被解析为类的友元或普通重载函数。
① 非静态成员函数重载运算符
以这种方式重载二元运算符时，只能够有一个参数，因为它实际上是函数的第二个参数，第一个参数由 this 指针隐式传递。一般形式如下：
class 类名 { ... 数据类型1 operator 重载运算符 ([类名 *this,] 数据类型2 参数名) { ... } };
数据类型 1 和 2 同样与类名是一致的。
② 友元 / 普通函数重载运算符
以这种方式重载时，需要两个参数。一般形式如下：
class 类名 { ... [friend] 数据类型1 operator 重载运算符 (数据类型2 参数名, 数据类型3 参数名) { ... } };
同样地，数据类型 1, 2, 3 通常与类名一致。
下面的代码囊括了上述两种重载方式：
class Complex { double r, i; public: ... Complex operator + (Complex b) { return Complex(r + b.r, i + b.i); } friend Complex operator - (Complex a, Complex b) { return Complex(a.r - b.r, a.i - b.i); } };
一般情况下两种方式均可使用，但对于不要求返回左值且可以交换参数次序的运算符函数，最好使用第 ② 种，因为参数与运算符所需类型不匹配时，编译器会隐式转换，而对于第 ① 种，隐式传递的指针并不会被转换类型。
3、一元运算符重载
一元运算符，顾名思义，只需要一个运算参数，比如 ++, -- 等。对于一元运算 @a（前缀一元运算）或者 a@（后缀一元运算），可能被解析为：
> a.operator@()
> operator@(a)
同上，两者分别为非静态成员函数重载和友元 / 普通函数重载。对于二元运算符，其分别需要一个和两个参数，同理，对于一元运算符，分别需要零个和一个参数。下面的代码囊括了这两种重载方式：
class Time { int h, m, s; public: ... Time& operator ++ () { ... return *this; } friend Time& operator -- (Time &t) { ... return t; } };
我们注意到，不同于二元运算符的代码，这里的函数返回类型均加上了 ‘&’，表示返回对象的引用，如果删除，则不能实现连续的运算。
上述对自增自减的重载均为前缀一元运算，因为这些运算符既可以作为前缀也可以作为后缀，而为了进行区分，需要重载后缀一元运算时，则在参数表中附加一个无用的形式参数，比如：
Time& operator ++ (int) { h++; return *this; } friend Time operator -- (Time& t, int) { t.h--; return t; }
4、特殊运算符重载
① 数组下标运算符
数组下标本质上是一种运算，用运算符 [ ] 表示，是一种二元运算符，同样允许被重载，通过重载可以检查数组的大小，并可在访问数组元素时检查下标值是否越界，这些都是编译器原生没有支持的。
[ ] 可以同时出现在赋值符的左侧和右侧，所以重载时常返回引用；只能被重载为类的非静态成员函数。
举个例子：
class Person { char name; double salary; public: ... double& operator [] (char *n) { return this -> salary; } };
（好像有点问题，或者是没体现出啥）
② 赋值运算符
对于赋值运算符 =，在 1.5.1 类与对象 中的构造函数部分进行了介绍，此处省略。
③ 类型转换运算符
类型转换在 1.2 C 语言数据类型 中有所介绍，其实类的构造函数具有类型转换的功能。再来回顾一下构造函数：
class Date { ... public: Date(int y, int m = 1, int d = 1) { ... } }; Date d(2020, 10, 3); d = 2019;
执行 d = 2019 语句时将实现类型转换，int 类型的 2019 将被隐式转换为 Date(2019)。
构造函数只能实现其他类型向类类型的转换，反之，则需要手动重载，暂略。
④ 函数调用运算符
暂略。
⑤ I / O 运算符
默认情况下，C++ 的输入输出运算符 << 和 >> 只支持基本数据类型，如果要实现对自定义数据类型的输入输出，则需要进行重载。
以输出运算符 << 为例，一般形式如下：
ostream& operator << (ostream& 输出流对象名, 类名 对象名) { ... 输出流对象名 << ...; return 输出流对象名; }
ostream 是定义与 <iostream> 头文件的输出流类，是一个内置类。<< 是一个二元运算符，第一个参数是 ostream 类的对象的引用，第二个参数是要输出的对象，由于这个过程不会改变输出对象的值，所以通常将其设置为 const 类型的引用，而无需复制实参以提高效率。
输出运算符通常被重载为类的友元函数而非成员函数，因为被重载为成员函数时第一个参数必须是通过 this 指针传递的当前对象，而不是 ostream 类对象的引用。
输入运算符 >> 基本同理，略。