• 运算符重载


    1.运算符重载规则

         在c++中,操作符和函数时等价的,统一的。因此,运算符也可以重载,虽然系统已经预定了一些操作符的功能,但毕竟应用有所限制,不能灵活得解决各种问题,而运算符重载可以赋予已有的运算符多重含义。通过重新定义运算符,使它能够用于特定类的对象执行特定的功能,使得c++具有很强的可拓展性。

    c++中可重载运算符有一下几种:

    算术运算符:+,-,*,/,%,++,--;
    
    位操作运算符:&,|,~,^,<<,>>
    
    逻辑运算符:!,&&,||;
    
    比较运算符:<,>,>=,<=,==,!=;
    
    赋值运算符:=,+=,-=,*=,/=,%=,&=,|=,^=,<<=,>>=;
    
    其他运算符:[],(),->,,(逗号运算符),new,delete,new[],delete[],->*。

    有五个不可重载运算符:

    .          成员运算符
    .*         指向成员的指针
    ::         作用域运算符
    ?:         条件运算符
    sizeof     类型长度运算符

    2.以成员函数形式重载运算符

    成员函数形式的运算符声明与成员函数类似,首先应当类定义中声明该运算符,声明的具体形式如下所示:

    返回类型    operator 运算符(参数列表)
    
    既可以在类定义的同时定义运算符函数使其成为inline函数,也可以在类定义之外定义运算符函数,但是要使用作用域限定符“::”,类外定义的基本格式如下所示:
    返回类型    类名::operator    运算符(参数列表)

    以下代码定义了复数类,并重载了其四则运算。

      1 /***********************complex.h******************/
      2 #include <iostream.h>
      3 using  namespace std;
      4 class  complex
      5 {
      6     private:
      7          double real,imag;
      8     public:
      9          complex(double r = 0.0,double i = 0.0)
     10          {
     11               real =  r;
     12               imag = i;
     13          }
     14          complex  operator + (const  complex &);
     15          complex  operator - (const  complex &);
     16          complex  operator -  ();                             //取反运算符
     17          complex  operator * (const  complex &);
     18          complex  operator / (const  complex &);
     19          complex  operator ++ ();                             //前置++
     20          complex  operator ++ (int) ;                         //后置++
     21          void  disp()
     22          {
     23               cout<<real<<"  +  "<<"i*"<<imag<<endl;
     24          }
     25 };
     26 
     27 /*******************complex.cpp*****************/
     28 #include "complex.h"
     29 complex complex::operator + (const  complex&  CC)
     30 {
     31     return  complex(real + CC.real,imag + CC.imag);
     32 }
     33 
     34 complex complex::operator - (const  complex&  CC)
     35 {
     36     return  complex(real - CC.real,imag - CC.imag);
     37 }
     38 
     39 complex complex::operator - ()
     40 {
     41     return  complex(-real ,-imag;
     42 }
     43 
     44 complex complex::operator * (const  complex&  CC)
     45 {
     46     return  complex(real*CC.real - imag*CC.imag , real*CC.imag + imag*CC.real);
     47 }
     48 
     49 complex complex::operator / (const  complex&  CC)
     50 {
     51     return  complex((real*CC.real + imag + CC.imag)/(CC.real*CC.real + CC.imag*CC.imag),(imag*CC.real - real*CC.imag)/(CC.real*CC.real + CC.imag*C.imag));
     52 }
     53 
     54 complex&   complex::operator  ++()
     55 {
     56     cout<<"前置++"<<endl;
     57     real +=1;
     58     imag +=1;
     59     returun (*this);
     60 }
     61 
     62 complex&   complex::operator  ++(int)
     63 {
     64     cout<<"后置++"<<endl;
     65     complex ctemp = *this;
     66     ++(*this);
     67     return  ctemp;
     68 }
     69 
     70 
     71 /*********************main.c*****************/
     72 #include "complex.h"
     73 int main()
     74 {
     75      complex cx1(1.0,2.0),cx2(3.0,4.0),cxRes;
     76      cxRes = cx1 - cx2;
     77      cxRes.disp();
     78 
     79      cxRes = -cx1;
     80      cxRes.disp();
     81 
     82      cxRes = cx1 + cx2;
     83      cxRes.disp();
     84 
     85      cxRes = cx1 * cx2;
     86      cxRes.disp();
     87 
     88      cxRes = cx1 / cx2;
     89      cxRes.disp();
     90 
     91      complex cx3(1.0,1.0),cx4(5.0,5.0);
     92      cxRes = ++cx3;
     93      cxRes.disp();
     94      cx3.disp();
     95 
     96      cxRes = cx4++;
     97      cxRes.disp();
     98      cx4.disp();
     99 
    100     return 0;
    101 }

    输出结果为:

     1 -2  +  i*-2
     2 -1  +  i*-2
     3 4   +  i*6
     4 -5  +  i*10
     5 0.36  +  i*0.08
     6 前置++
     7 2  +  i*2
     8 2  +  i*2
     9 后置++
    10 前置++
    11 5  +  i*5
    12 6  +  i*6

    3.以友元函数形式重载运算符

    用成员函数重载双目运算符时,左操作数无需参数输入,而是通过隐含的this指针传入,这种做法效率比较高。此外,操作符还可以重载为友元函数形式,这样没有隐含的参数this指针。对双目运算符,友元函数有两个参数,对单目运算符,友元函数有一个参数,声明格式如下:

    friend   返回类型  operator   运算符(参数表)

    4.友元函数形式和成员函数形式的比较

    对于绝大多数可重载操作符,两种重载形式都是允许的,但是对于下述运算符,只能使用成员函数形式:

    []    下标运算符
    =     赋值运算符
    ()    函数调用运算符
    ->    用指针访问对象成员

    错误使用例子:

    用两种形式编译如下代码:

    complex  c1(1.0,2.0),cRes;
    cRes = 5 + c1;

    使用成员函数形式会报错,因为编译器将它解释为

    cRes = 5.operator + (c1);

    而友元函数形式解释为

    cRes = operator +(5,c1);
    这时编译器会根据合适的构造函数将“5”转换为complex临时变量,完成参数匹配,实现加法操作。
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    2018/6/6
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