C++重载（主要介绍使用友元函数重载）

重载限制

多数C++运算符都可以用下面的方式重载。重载的运算符不必是成员函数，但必须至少有一个操作数是用户自定义的类型。下面详细介绍C++对用户定义的运算符重载的限制。

1 重载后的运算符必须至少有一个操作数是用户自定义的类型，这将防止用户为标准类型重载运算符。因此，不能将减法运算符（-）重载为double值的和，而不是它们的差。虽然这种限制将对创造性有所影响，但可以确保程序正常运行。

2 使用运算符时不能违反运算符原来的句法规则。例如，不能将求模运算符（%）重载成使用一个操作数。

同样，不能修改运算符的优先级。因此，如果将加号运算符重载成将两个类相加，则新的运算符与原来的加号具有相同的优先级。

3 不能创建新的运算符。例如，不能定义operator**（）函数来表示求幂。

4 不能重载下面的运算符

• sizeof：sizeof运算符
• .：成员运算符
• .*：成员指针运算符
• :: ：作用域解析运算符
• ？:：条件运算符
• typeid：一个RTTI运算符
• const_cast：强制类型转换运算符
• dynamic_cast：强制类型转换运算符
• reinterpret_cast：强制类型转换运算符
• static_cast：强制类型转换运算符

然而，下表中的所有运算符都可以被重载

5 下表中的大多数运算符都可以通过成员或非成员函数进行重载，但下面的运算符值能通过成员函数进行重载

• =：赋值运算符
• （）：函数调用运算符
• []：下标运算符
• ->：通过指针访问类成员的运算符

可重载的运算符

除了这些正式限制之外，还应在重载运算符时遵循一些限制。例如，不要将*运算符重载成交换两个对象的数据成员。

友元

C++控制对类对象私有部分的访问。通常，公有类方法提供唯一的访问途径，这种限制太严格，以至于不适合特定的编程问题。在这种情况下，C++提供了另外一种形式的访问权限：友元。

友元有3种：

• 友元函数
• 友元类
• 友元成员函数

通过让函数成为类的友元，可以赋予该函数与类的成员函数相同的访问权限。

对于一个二元运算符，如果使用一个类对象和一个double类型进行操作

例如：

A=B*2.75

将被转换为下面的成员函数调用：

A=B.operator*（2.75）；

但下面的语句又如何呢？

A=2.75*B；

从概念上讲，这两个表达式应该相同，但是第二个表达式不对应于成员函数，因为2.75不是类对象。记住，左侧的操作数应是调用对象，但2.75不是对象。因此，编译器不能使用成员函数调用替换该表达式。

解决这个难题的一种方式是——费成员函数（记住，大多数运算符都可以通过成员或非成员函数来重载）。非成员函数不是由对象调用的，它使用的所有值（包括对象）都是显示参数。这样，编译器能够将下面的表达式：

A=2.75*B；

与下面的非成员函数调用匹配：

A=operator*（2.75，B)；

该函数的原型如下：

class1 operator*（double m，const class1 &t）；

对于非成员重载运算符函数来来说，运算符表达式左边的操作数对应于运算符函数的第一个参数，运算符表达式右边的操作数对应于运算符函数的第二个参数。而原来的成员函数则按相反的顺序处理操作数，也就是说，double值乘以class1值。

使用非成员函数可以按所需的顺序获得操作数（先double，然后是class1），但引发了一个新问题：非成员函数不能直接访问类的私有数据，至少常规非成员函数不能访问。然而，有一类特殊的非成员函数可以访问类的私有成员，它们被称为友元函数。

创建友元

创建友元的第一步是将其原型放在类声明中，并在原型声明前加上关键字friend：

friend class1 operator*（double m，const class1 & t）；

该原型意味着下面两点：

• 虽然operator*（）函数是在类声明中声明的，但他不是成员函数，因此不能使用成员运算符来调用；
• 虽然operator*（）函数不是成员函数，但它与成员函数的访问权限相同。

第二步的编写函数定义。因为它不是成员函数，所以不要使用成员限定符::。另外，不要再定义中使用关键字friend。定义应该如下：

class1 operator*（double m，const class1 &t）

{}

有了上述声明和定义后，下面的语句：

A=2.75*B;

将转换为如下语句，从而调用刚才定义的非成员友元函数：

A=operator*（2.75，B)；

总之，类的友元函数是非成员函数，其访问权限与成员函数相同。

实际上，按下面的方式对定义进行修改（交换乘法操作数的顺序），可以将这个友元函数编写为非友元函数：

class1 operator*（double m，const class1 &t）

{

　　return t*m；//use t.operator*(m)

}

这个版本将class1对象t作为一个整体使用，让成员函数类处理私有值，因此不必是友元。然而，将该版本作为友元也是一个好主意。最重要的是，它将作为正式类接口的组成部分。其次，如果以后发现需要函数直接访问私有数据，则只要修改函数定义即可，而不必修改类原型。

提示：如果要为类重载运算符，并将非类的项作为其第一个操作数，则可以使用友元函数来反转操作数的顺序。。