C++语言-04-重载

相关概念

• 重载
  • 在同一作用域中为某个函数和运算符指定多个定义，分别成为函数重载和运算符重载
• 重载声明
  • 与之前已经在作用域内声明过的函数或方法具有相同名称的声明，参数列表和定义不同
• 重载决策
  • 调用一个重载函数或重载运算符时，编译器需要比较调用函数时的参数类型与定义时的参数类型，来选择最合适的重载函数和重载运算符，这个过程称为重载决策

函数重载

• 规则

  • 函数名相同
  • 参数列表不同
  • 与返回类型无关

• 示例

  // 两个整数相加
  int sum(int a, int b) {
      cout << "sum of two int number: " << a + b << endl;
      return a + b;
  }
  // 两个双精度小数相加
  double sum(double a, double b) {
      cout << "sum of two double number: " << a + b << endl;
      return a + b;
  }
  int main(int argc, const char * argv[]) {
      sum(1, 2); // 两个整数相加
      sum(1.0, 2.0); // 两个双精度小数相加
      sum(1, 2.0); //Call to 'sum' is ambiguous
      return 0;
  }
  

运算符重载

• 运算符的实质

  • 带有特殊名称的函数

• 不可重载的运算符

  运算符	含义
  ::	作用于解析运算符
  .*	成员对象选择运算符
  .	以对象方式访问成员运算符
  ?:	条件判断运算符

• 示例

  • 一元运算符++

    • 具有前缀形式和后缀形式，前缀形式的运算符重载函数没有参数，后缀形式的运算符重载函数具有参数

    // 创建一个Apple的类
    class AppleBasket {
    private:
        double appleWeight; // 苹果的重量
        double priceOfPerKg; // 每千克苹果的价格
        double totalPrices; // 苹果的总价格
    public:
    	// set、get方法
        void setAppleWeight(double weight) {
            appleWeight = weight;
        }
        double getAppleWeight() {
            return appleWeight;
        }
        void setPriceOfPerKg(double price) {
            priceOfPerKg = price;
        }
        double getPriceOfPerKg() {
            return priceOfPerKg;
        }
        double getTotalPrices() {
            if (totalPrices == 0) { // 不打折
                totalPrices = appleWeight * priceOfPerKg;
            }
            return totalPrices;
        }
        // 构造方法
        AppleBasket() {
            appleWeight = 0;
            priceOfPerKg = 0;
        }
        AppleBasket(double priceOfPer, double weight) {
            appleWeight = weight;
            priceOfPerKg = priceOfPer;
        }
        // 运算符重载
        /** 一筐苹果的重量自增 */
        AppleBasket operator++() { // 前缀
            AppleBasket apple;
            apple.appleWeight = ++this->appleWeight;
            apple.priceOfPerKg = this->priceOfPerKg;
            return apple;
        }
        AppleBasket operator++(int) { // 后缀，参数必须是int
            AppleBasket apple = *this;
            this->appleWeight++;
            return apple;
        }
    };
    

  • 二元运算符+

    /** 两筐苹果的重量相加 */
    AppleBasket operator+(AppleBasket other) {
        AppleBasket apple;
        apple.appleWeight = this->appleWeight + other.appleWeight;
        apple.priceOfPerKg = this->priceOfPerKg;
        return apple;
    }
    

  • 赋值运算符=

    • 通常用来创建一个新的对象

    /** 赋值运算符 */
    void operator=(AppleBasket other) {
        appleWeight = other.appleWeight;
        priceOfPerKg = other.priceOfPerKg;
    }
    

  • 逻辑运算符<

    /** 比较this框苹果的重量是否小于other框苹果的质量 */
    bool operator<(AppleBasket other) {
        if (this->appleWeight < other.appleWeight) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
    

  • 函数调用运算符

    • 不是创建一种新的函数调用方式
    • 实际上是创建了一个可以传递任意数目参数的运算符函数

    /** 函数调用运算符 */
    AppleBasket operator()(double w, double p, double totalP) {
        AppleBasket apple;
        apple.appleWeight = w;
        apple.priceOfPerKg = p;
        apple.totalPrices = totalP;
        return apple;
    }
    

  • 类成员访问运算符->

    • 通常用于为一个类赋予“指针”行为
    • 重载的运算符函数，必须是一个成员函数，且返回类型必须是指针或者类的对象
    • 运算符->通常与指针引用运算符*结合使用，用来实现“智能指针”的功能，通过智能指针访问对象，可以执行与普通指针不同的任务

    // Apple类的容器
    class AppleBasketContainer {
    private:
        vector<AppleBasket *> container;
    public:
        void add(AppleBasket *apple) {
            container.push_back(apple);
        }
        // 友元类
        friend class SmartPointer;
    };
    //AppleBasketContainer类的友元类
    class SmartPointer {
    private:
        AppleBasketContainer appleContainer;
        int index;
    public:
    	// 构造函数
        SmartPointer(AppleBasketContainer& ac) {
            appleContainer = ac;
            index = 0;
        }
        // 运算符重载
        /** 返回值表示列表结束 */
        bool operator++() { // 前缀版本
            if (index > appleContainer.container.size()) return false;
            if (appleContainer.container[++index] == 0) return false;
            return true;
         }
        bool operator++ (int) { // 后缀版本
            return operator++();
        }
        /** 重载运算符 -> */
        Apple* operator->() {
            if (!appleContainer.container[index]) {
                cout << "Zero value!";
                return (Apple*)0;
            }
            return appleContainer.container[index];
        }
    };
    

  • 输入/输出运算符

    • 通常将运算符重载函数定义为友元函数，使得在不创建对象的情况下调用函数

    // 输入运算符
    friend istream &operator>>(istream &input, AppleBasket &apple) {
        cout << "请输入每kg苹果的价钱：";
        input >> apple.priceOfPerKg;
        cout << "请输入苹果的总重量：";
        input >> apple.appleWeight;
        apple.totalPrices = apple.appleWeight * apple.priceOfPerKg;
        return input;
    }
    // 输出运算符
    friend ostream &operator<<(ostream &output, const AppleBasket &apple) {
        output << "每kg苹果的价格为：" << apple.priceOfPerKg << endl;
        output << "苹果的总重量为：" << apple.appleWeight << endl;
        output << "苹果的总价为：" << apple.totalPrices << endl;
        return output;
    }
    

  • 下表运算符[]

    • 通常用来增强数组的功能，如：数组越界检查

    // 每个班级中最多的学生个数
    const int MaxStudentCountOfPerTeacher = 45;
    class Student {
    private:
        int studentId;
        int age;
    public:
        // set，get方法
        void setAge(int a) {
            age = a;
        }
        int getAge() {
            return age;
        }
        // studentId通常是自增的，不暴露set方法
        int getStudentId() {
            return studentId;
        }
        // 设置Teacher为Student的友元类，使Teacher可以访问Student的私有成员
        friend class Teacher;
    };
    class Teacher {
    private:
        Student students[MaxStudentCountOfPerTeacher];
    public:
        // 构造函数
        Teacher() {
            for (int i = 0; i < 45; i++) {
                students[i].studentId = i + 1;
            }
        }
        // 运算符重载(数组越界检查)
        Student operator[](int i) {
            if (i >= MaxStudentCountOfPerTeacher) {
                cout << "Index out of bounds" << endl;
                return students[0];
            }
            return students[i];
        }
    };
    

• 重载运算符的简单使用

  // 重载运算符的使用示例
  int main(int argc, const char * argv[]) {
      const int size = 10;
      AppleBasket apples[size];
      AppleContainer appleContainer;
      // 初始化apples与appleContainer
      for (int i = 0; i < size; i++) {
          apples[i].setAppleWeight(i);
          apples[i].setPriceOfPerKg(8.8);
          appleContainer.add(&apples[i]);
      }
      // 创建一个迭代器
      SmartPointer smartPointer(appleContainer);
      do {
          double totalPrice = smartPointer->getTotalPrices();
          cout << "苹果的总价格为：" << totalPrice << endl;
      } while (smartPointer++);
      // 自增运算符++(前缀)
      cout << "第一筐苹果的总价格为：" << (++apples[0]).getTotalPrices() << endl;
      // 自增运算符++(后缀)
      cout << "第二筐苹果的总价格为：" << (apples[0]++).getTotalPrices() << endl;
      // 运算符+
      cout << "前两筐苹果的总价为：" << (apples[0] + apples[1]).getTotalPrices() << endl;
      // 逻辑运算符<
      if (apples[0] < apples[1]) {
          cout << "第一筐苹果的重量小于第二筐苹果的重量" << endl;
      } else {
          cout << "第一筐苹果的重量大于等于第二筐苹果的重量" << endl;
      }
      // 赋值运算符=
      AppleBasket apple = apples[2];
      cout << "第三筐苹果的重量为：" << apple.getAppleWeight() << endl;
      // 函数调用运算符()
      cout << "3kg苹果打折后的价格为：" << apple(3, 8.8, 20.0).getTotalPrices() << endl;
      // 输入输出运算符<<，>>
      cin >> apple;
      cout << apple;
      // 下标运算符[]
      Teacher teacher;
      Student student;
      student = teacher[MaxStudentCountOfPerTeacher - 1];
      cout << "最后一个学生的学号为：" << student.getStudentId() << endl;
      student = teacher[MaxStudentCountOfPerTeacher];
      cout << student.getStudentId() << endl;
      return 0;
  }