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詳解C++編程中的單目運(yùn)算符重載與雙目運(yùn)算符重載

來源：本站原創(chuàng)|時(shí)間：2020-01-10|欄目：C語言|點(diǎn)擊： 次

C++單目運(yùn)算符重載
單目運(yùn)算符只有一個(gè)操作數(shù)，如!a，-b，&c，*p，還有最常用的++i和--i等。重載單目運(yùn)算符的方法與重載雙目運(yùn)算符的方法是類似的。但由于單目運(yùn)算符只有一個(gè)操作數(shù)，因此運(yùn)算符重載函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，如果運(yùn)算符重載函數(shù)作為成員函數(shù)，則還可省略此參數(shù)。

下面以自增運(yùn)算符”++“為例，介紹單目運(yùn)算符的重載。

[例] 有一個(gè)Time類，包含數(shù)據(jù)成員minute(分)和sec(秒)，模擬秒表，每次走一秒，滿60秒進(jìn)一分鐘，此時(shí)秒又從0開始算。要求輸出分和秒的值。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
 public:
 Time( ){minute=0;sec=0;} //默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
 Time(int m,int s):minute(m),sec(s){ } //構(gòu)造函數(shù)重載
 Time operator++( ); //聲明運(yùn)算符重載函數(shù)
 void display( ){cout<<minute<<":"<<sec<<endl;} //定義輸出時(shí)間函數(shù)
 private:
 int minute;
 int sec;
};
Time Time::operator++( ) //定義運(yùn)算符重載函數(shù)
{
 if(++sec>=60)
 {
  sec-=60; //滿60秒進(jìn)1分鐘
  ++minute;
 }
 return *this; //返回當(dāng)前對象值
}
int main( )
{
 Time time1(34,0);
 for (int i=0;i<61;i++)
 {
  ++time1;
  time1.display( );
 }
 return 0;
}

運(yùn)行情況如下：

34:1
34:2
┆
34:59
35:0
35:1 (共輸出61行)

可以看到：在程序中對運(yùn)算符“++”進(jìn)行了重載，使它能用于Time類對象?！?+”和“--”運(yùn)算符有兩種使用方式，前置自增運(yùn)算符和后置自增運(yùn)算符，它們的作用是不一樣的，在重載時(shí)怎樣區(qū)別這二者呢？

針對“++”和“--”這一特點(diǎn)，C++約定，在自增(自減)運(yùn)算符重載函數(shù)中，增加一個(gè)int型形參，就是后置自增(自減)運(yùn)算符函數(shù)。

[例] 在上面例子程序的基礎(chǔ)上增加對后置自增運(yùn)算符的重載。修改后的程序如下：

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
 public:
 Time( ){minute=0;sec=0;}
 Time(int m,int s):minute(m),sec(s){}
 Time operator++( );//聲明前置自增運(yùn)算符“++”重載函數(shù)
 Time operator++(int);//聲明后置自增運(yùn)算符“++”重載函數(shù)
 void display( ){cout<<minute<<":"<<sec<<endl;}
 private:
 int minute;
 int sec;
};
Time Time::operator++( )//定義前置自增運(yùn)算符“++”重載函數(shù)
{
 if(++sec>=60)
 {
  sec-=60;
  ++minute;
 }
 return *this;//返回自加后的當(dāng)前對象
}
Time Time::operator++(int)//定義后置自增運(yùn)算符“++”重載函數(shù)
{
 Time temp(*this);
 sec++;
 if(sec>=60)
 {
  sec-=60;
  ++minute;
 }
 return temp; //返回的是自加前的對象
}
int main( )
{
 Time time1(34,59),time2;
 cout<<" time1 : ";
 time1.display( );
 ++time1;
 cout<<"++time1: ";
 time1.display( );
 time2=time1++; //將自加前的對象的值賦給time2
 cout<<"time1++: ";
 time1.display( );
 cout<<" time2 :";
 time2.display( ); //輸出time2對象的值
}

請注意前置自增運(yùn)算符“++”和后置自增運(yùn)算符“++”二者作用的區(qū)別。前者是先自加，返回的是修改后的對象本身。后者返回的是自加前的對象，然后對象自加。請仔細(xì)分析后置自增運(yùn)算符重載函數(shù)。

運(yùn)行結(jié)果如下：

time1 : 34:59(time1原值)
++time1: 35:0 (執(zhí)行++time1后time1的值)
time1++: 35:1 (再執(zhí)行time1++后time1的值)
time2 : 35:0 (time2保存的是執(zhí)行time1++前time1的值)

可以看到，重載后置自增運(yùn)算符時(shí)，多了一個(gè)int型的參數(shù)，增加這個(gè)參數(shù)只是為了與前置自增運(yùn)算符重載函數(shù)有所區(qū)別，此外沒有任何作用。編譯系統(tǒng)在遇到重載后置自增運(yùn)算符時(shí)，會自動調(diào)用此函數(shù)。

C++雙目運(yùn)算符重載
雙目運(yùn)算符(或稱二元運(yùn)算符)是C++中最常用的運(yùn)算符。雙目運(yùn)算符有兩個(gè)操作數(shù)，通常在運(yùn)算符的左右兩側(cè)，如3+5，a=b，i<10等。在重載雙目運(yùn)算符時(shí)，不言而喻在函數(shù)中應(yīng)該有兩個(gè)參數(shù)。

[例] 定義一個(gè)字符串類String，用來存放不定長的字符串，重載運(yùn)算符“==”、“<”和“>”，用于兩個(gè)字符串的等于、小于和大于的比較運(yùn)算。

為了使讀者便于理解程序，同時(shí)也使讀者了解建立程序的步驟，下面分幾步來介紹編程過程：
1) 先建立一個(gè)String類:

#include <iostream>
using namespace std;
class String
{
 public:
 String( ){p=NULL;} //默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
 String(char *str); //構(gòu)造函數(shù)
 void display( );
 private:
 char *p;//字符型指針,用于指向字符串
};
String::String(char *str) //定義構(gòu)造函數(shù)
{p=str;} //使p指向?qū)崊⒆址?
void String::display( ) //輸出p所指向的字符串
{cout<<p;}
int main( )
{
 String string1("Hello"),string2("Book");
 string1.display( );
 cout<<endl;
 string2.display( );
 return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

Hello
Book

2) 有了這個(gè)基礎(chǔ)后，再增加其他必要的內(nèi)容?，F(xiàn)在增加對運(yùn)算符重載的部分。為便于編寫和調(diào)試，先重載一個(gè)運(yùn)算符“>”。程序如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class String
{
  public:
  String( ){p=NULL;}
  String(char *str);
  friend bool operator>(String &string1,String &string2);//聲明運(yùn)算符函數(shù)為友元函數(shù)
  void display( );
  private:
  char *p;//字符型指針,用于指向字符串
};
String::String(char *str)
{p=str;}
void String::display( ) //輸出p所指向的字符串
{cout<<p;}
bool operator>(String &string1,String &string2)//定義運(yùn)算符重載函數(shù)
{
  if(strcmp(string1.p,string2.p)>0)
   return true;
  else return false;
}
int main( )
{
  String string1("Hello"),string2("Book");
  cout<<(string1>string2)<<endl;
}

程序運(yùn)行結(jié)果為1。

這只是一個(gè)并不很完善的程序，但是，已經(jīng)完成了實(shí)質(zhì)性的工作了，運(yùn)算符重載成功了。其他兩個(gè)運(yùn)算符的重載如法炮制即可。

3) 擴(kuò)展到對3個(gè)運(yùn)算符重載。
在String類體中聲明3個(gè)成員函數(shù):
 

 friend bool operator> (String &string1, String &string2);
 friend bool operator< (String &string1, String &string2);
 friend bool operator==(String &string1, String& string2);

在類外分別定義3個(gè)運(yùn)算符重載函數(shù)：

bool operator>(String &string1,String &string2) //對運(yùn)算符“>”重載
{
 if(strcmp(string1.p,string2.p)>0)
  return true;
 else
  return false;
}
bool operator<(String &string1,String &string2) //對運(yùn)算符“<”重載
{
 if(strcmp(string1.p,string2.p)<0)
  return true;
 else
  return false;
}
bool operator==(String &string1,String &string2) //對運(yùn)算符“==”重載
{
 if(strcmp(string1.p,string2.p)==0)
  return true;
 else
  return false;
}

再修改主函數(shù)：

int main( )
{
 String string1("Hello"), string2("Book"), string3("Computer");
 cout<<(string1>string2)<<endl; //比較結(jié)果應(yīng)該為true
 cout<<(string1<string3)<<endl; //比較結(jié)果應(yīng)該為false
 cout<<(string1==string2)<<endl; //比較結(jié)果應(yīng)該為false
 return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

1
0
0


結(jié)果顯然是對的。到此為止，主要任務(wù)基本完成。

4) 再進(jìn)一步修飾完善，使輸出結(jié)果更直觀。下面給出最后的程序。

#include <iostream>
using namespace std;
class String
{
 public:
 String( ){p=NULL;}
 String(char *str);
 friend bool operator>(String &string1, String &string2);
 friend bool operator<(String &string1, String &string2);
 friend bool operator==(String &string1, String &string2);
 void display( );
 private:
 char *p;
};
String::String(char *str)
{p=str;}
void String::display( ) //輸出p所指向的字符串
{cout<<p;}
bool operator>(String &string1, String &string2)
{
 if(strcmp(string1.p, string2.p)>0)
  return true;
 else
  return false;
}
bool operator<(String &string1, String &string2)
{
 if(strcmp(string1.p, string2.p)<0)
  return true;
 else
  return false;
}
bool operator==(String &string1, String &string2)
{
 if(strcmp(string1.p, string2.p)==0)
  return true;
 else
  return false;
}
void compare(String &string1, String &string2)
{
 if(operator>(string1, string2)==1)
  {string1.display( );cout<<">";string2.display( );}
 else
  if(operator<(string1, string2)==1)
   {string1.display( );cout<<"<";string2.display( );}
  else
   if(operator==(string1, string2)==1)
   {string1.display( );cout<<"=";string2.display( );}
 cout<<endl;
}
int main( )
{
 String string1("Hello"), string2("Book"), string3("Computer"), string4("Hello");
 compare(string1, string2);
 compare(string2, string3);
 compare(string1, string4);
 return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

Hello>Book
Book<Computer
Hello==Hello

增加了一個(gè)compare函數(shù)，用來對兩個(gè)字符串進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的信息。這樣可以減輕主函數(shù)的負(fù)擔(dān)，使主函數(shù)簡明易讀。

通過這個(gè)例子，不僅可以學(xué)習(xí)到有關(guān)雙目運(yùn)算符重載的知識，而且還可以學(xué)習(xí)怎樣去編寫C++程序。由于C ++程序包含類，一般都比較長，有的初學(xué)C++的讀者見到比較長的程序就發(fā)怵，不知該怎樣著手去閱讀和分析它。輪到自己編程序，更不知道從何入 手，往往未經(jīng)深思熟慮，想到什么就寫什么，一口氣把程序?qū)懥顺鰜恚Y(jié)果一運(yùn)行，錯(cuò) 誤百出，光為找出錯(cuò)位置就花費(fèi)了大量的時(shí)間。根據(jù)許多初學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)，上面介紹的方法是很適合沒有編程經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者的，能使人以清晰的思路進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，減少出錯(cuò)機(jī)會， 提高調(diào)試效率。

這種方法的指導(dǎo)思想是：先搭框架，逐步擴(kuò)充，由簡到繁，最后完善。邊編程，邊調(diào)試，邊擴(kuò)充。千萬不要企圖在一開始時(shí)就解決所有的細(xì)節(jié)。類是可擴(kuò)充的，可以一步一步地?cái)U(kuò)充它的功能。最好直接在計(jì)算機(jī)上寫程序，每一步都要上機(jī)調(diào)試，調(diào)試通過了前面一步再做下一步，步步為營。這樣編程和調(diào)試的效率是比較高的。大家可以試驗(yàn)一下。

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本文標(biāo)題：詳解C++編程中的單目運(yùn)算符重載與雙目運(yùn)算符重載

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