C++_运算符重载
什么是运算符的重载?
运算符与类结合,产生新的含义。
为什么要引入运算符重载?
作用:为了实现类的多态性(多态是指一个函数名有多种含义)
怎么实现运算符的重载?
方式:类的成员函数 或 友元函数(类外的普通函数)
规则:不能重载的运算符有 . 和 .* 和 ?: 和 :: 和 sizeof
友元函数和成员函数的使用场合:一般情况下,建议一元运算符使用成员函数,二元运算符使用友元函数
1、运算符的操作需要修改类对象的状态,则使用成员函数。如需要做左值操作数的运算符(如=,+=,++)
2、运算时,有数和对象的混合运算时,必须使用友元
3、二元运算符中,第一个操作数为非对象时,必须使用友元函数。如输入输出运算符<<和>>
具体规则如下:
运算符 |
建议使用 |
所有一元运算符 |
成员函数 |
= ( ) [ ] -> |
必须是成员函数 |
+= -= /= *= ^= &= != %= >>= <<= , 似乎带等号的都在这里了. |
成员函数 |
所有其它二元运算符, 例如: –,+,*,/ |
友元函数 |
<< >> |
必须是友元函数 |
2. 参数和返回值
当参数不会被改变,一般按const引用来传递(若是使用成员函数重载,函数也为const).
对于返回数值的决定:
1) 如果返回值可能出现在=号左边, 则只能作为左值, 返回非const引用。
2) 如果返回值只能出现在=号右边, 则只需作为右值, 返回const型引用或者const型值。
3) 如果返回值既可能出现在=号左边或者右边, 则其返回值须作为左值, 返回非const引用。
运算符重载举例:
+和 -运算符的重载:
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- Point(Point& p)
- { x=p.x;}
- const Point operator+(const Point& p);//使用成员函数重载加号运算符
- friend const Point operator-(const Point& p1,const Point& p2);//使用友元函数重载减号运算符
- };
- const Point Point::operator+(const Point& p)
- {
- return Point(x+p.x);
- }
- Point const operator-(const Point& p1,const Point& p2)
- {
- return Point(p1.x-p2.x);
- }
调用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- a+b; //正确,调用成员函数
- a-b; //正确,调用友元函数
- a+1; //正确,先调用类型转换函数,把1变成对象,之后调用成员函数
- a-1; //正确,先调用类型转换函数,把1变成对象,之后调用友元函数
- 1+a; //错误,调用成员函数时,第一个操作数必须是对象,因为第一个操作数还有调用成员函数的功能
- 1-a; //正确,先类型转换 后调用友元函数
总结:
1、由于+ -都是出现在=号的右边,如c=a+b,即会返回一个右值,可以返回const型值
2、后几个表达式讨论的就是,数和对象混合运算符的情况,一般出现这种情况,常使用友元函数
3、双目运算符的重载:
重载运算符函数名:operator@(参数表)
隐式调用形式:obj1+obj2
显式调用形式:obj1.operator+(OBJ obj2)---成员函数
operator+(OBJ obj1,OBJ obj2)---友元函数
执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator+()
++和--运算符的重载:
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- Point operator++();//成员函数定义自增
- const Point operator++(int x); //后缀可以返回一个const类型的值
- friend Point operator--(Point& p);//友元函数定义--
- friend const Point operator--(Point& p,int x);//后缀可以返回一个const类型的值
- };
- Point Point::operator++()//++obj
- {
- x++;
- return *this;
- }
- const Point Point::operator++(int x)//obj++
- {
- Point temp = *this;
- this->x++;
- return temp;
- }
- Point operator--(Point& p)//--obj
- {
- p.x--;
- return p;
- //前缀形式(--obj)重载的时候没有虚参,通过引用返回*this 或 自身引用,也就是返回变化之后的数值
- }
- const Point operator--(Point& p,int x)//obj--
- {
- Point temp = p;
- p.x--;
- return temp;
- // 后缀形式obj--重载的时候有一个int类型的虚参, 返回原状态的拷贝
- }
函数调用:
- <pre class="cpp" name="code">Point a(1);
- Point b(2);
- a++;//隐式调用成员函数operator++(0),后缀表达式
- ++a;//隐式调用成员函数operator++(),前缀表达式
- b--;//隐式调用友元函数operator--(0),后缀表达式
- --b;//隐式调用友元函数operator--(),前缀表达式
- cout<<a.operator ++(2);//显式调用成员函数operator ++(2),后缀表达式
- cout<<a.operator ++();//显式调用成员函数operator ++(),前缀表达式
- cout<<operator --(b,2);//显式调用友元函数operator --(2),后缀表达式
- cout<<operator --(b);//显式调用友元函数operator --(),前缀表达式 </pre>
总结:
1、a++
函数返回:temp(临时变量)
函数返回是否是const类型:返回是一个拷贝后的临时变量),不能出现在等号的左边(临时变量不能做左值),函数的结果只能做右值,则要返回一个const类型的值
++a
函数返回:*this;
函数返回是否是const类型:返回原状态的本身,返回值可以做左值,即函数的结果可以做左值,则要返回一个非const类型的值
2、前后缀仅从函数名(operator++)无法区分,只能有参数区分,这里引入一个虚参数int x,x可以是任意整数。
3、单目运算符的重载:
重载运算符函数名:operator@(参数表)
隐式调用形式:obj1@ 或 @obj1
显式调用形式:
成员函数:
obj1.operator@( )//前缀
obj1.operator@(0)//后缀
友元函数:
operator@(OBJ obj)//前缀
operator@(OBJ obj,int x)//后缀
执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator@()
重载下标运算符[ ]
- class Point
- {
- private:
- int x[5];
- public:
- Point()
- {
- for (int i=0;i<5;i++)
- {
- x[i]=i;
- }
- }
- int& operator[](int y);
- };
- int& Point::operator[](int y)
- {
- static int t=0;
- if (y<5)
- {
- return x[y];
- }
- else
- {
- cout<<"下标出界";
- return t;
- }
- }
调用:
- Point a;
- for (int i=0;i<10;i++)
- {
- cout<<a[i]<<endl;//无论i下标是否越界,每当使用a[i]时,都会调用[]的重载
- }
- a[0]=10;
重载下标运算符[ ]的目的:
1、对象[x] 类似于 数组名[x],更加符合习惯
2、可以对下标越界作出判断
语法:
重载方式:只能使用成员函数重载
函数名:operator[ ](参数表)
参数表:一个参数,且仅有一个参数,该参数设定了下标值,通常为整型,但是也可以为字符串( 看成下标)。
函数调用:显式调用:Obj[arg]-对象[下标]
隐式调用:obj.operator[ ](arg)
返回类型:
1、返回函数引用 + 返回成员的实际类型(由程序员根据函数体定义)
2、因为返回值可以做左值和右值,应该不使用返回值为const类型
但是,为了能访问const对象,下标运算符重载有非const和const两个版本。(待定写)
如:int& Point::operator[](int y)//为什么使用返回引用:返回的值可以做左值,也可以做右值,则必须使用返回引用
重载运算符( )
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- const int operator()(const Point& p);
- };
- const int Point::operator()(const Point& p)
- {
- return (x+p.x);
- }
- 调用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- cout<<a(b);
重载运算符( )的目的:
1、对象( ) 类似于 函数名(x),更加符合习惯
语法:
重载方式:只能使用成员函数重载
重载后还可以继续重载
函数名:operator( )(参数表)
参数表:参数随意,具体根据实际情况而定。
函数调用:显式调用:Obj(x)
隐式调用:obj.operator( )(x)
返回类型:
1、返回成员的实际类型随意,具体由程序员根据函数体定义
2、因为返回值只能做右值,只读,应该使用返回值为const类型
重载输入输出操作符<< >>
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- friend ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p);//使用友元函数重载<<输出运算符
- friend istream& operator>>(istream& cin,Point& p);//使用友元函数重载>>输出运算符
- };
- ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)
- {
- cout<<p.x<<endl;
- return cout;
- }
- istream& operator>>(istream& cin,Point& p)
- {
- cin>>p.x;
- return cin;
- }
- 调用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- cin>>a>>b;
- cout<<a<<b<<endl;
语法:
重载方式:只能使用友元函数重载 且 使用三个引用&
函数名:
输出流: operator<<(参数表)
输入流:operator>>(参数表)
参数表:固定(容易出错啊),两个参数均用引用&
输出流: 必须是两个参数:对输出流ostream& 和 对象
第一个操作数cout,定义在文件iostream中,是标准类类型ostream的对象的引用。
如:ostream& cout,const Point& p
输入流:必须是两个参数:对输入流ostream& 和 对象
第一个操作数是cin,定义在文件iostream,实际上是标准类类型istream的对象的引用
如:instream& cin,const Point& p
函数调用:
输出流: 显式调用:cout<<对象
隐式调用: operator<<(cout,对象)
输入流:显式调用:cin>>对象
隐式调用: operator>>(cin,对象)
返回类型:返回类型固定 + 使用返回函数引用(满足连续输出)
输出流: 返回ostream&
如:ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)
输入流:返回:istream&
如:istream& operator>>(istream& cin,Point& p)
注意:为什么输入输出操作符的重载必须使用友元函数?
因为:成员函数要求是有对象调用,则第一个参数必须是类的对象,但是<<和>>第一个参数是流的对象引用。
故,不能使用成员函数
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