C++中的操作符重載詳細解析

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

一、什么是操作符重載
操作符重載可以分為兩部分：“操作符”和“重載”。說到重載想必都不陌生了吧，這是一種編譯時多態(tài)，重載實際上可以分為函數(shù)重載和操作符重載。運算符重載和函數(shù)重載的不同之處在于操作符重載重載的一定是操作符。我們不妨先直觀的看一下所謂的操作符重載：

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 2 , b = 3;
    float c = 2.1f , d = 1.2f;
    cout<<"a + b = "<<a+b<<endl;
    cout<<"c + d = "<<c+d<<endl;
    return 0;
}

我們看到操作符“+”完成float和int兩種類型的加法計算，這就是操作符重載了。這些內(nèi)置類型的操作符重載已經(jīng)實現(xiàn)過了，但是如果現(xiàn)在我們自己寫過的類也要實現(xiàn)實現(xiàn)類似的加法運算，怎么辦呢？？比如現(xiàn)在現(xiàn)在有這樣一個點類point，要實現(xiàn)兩個點的相加，結(jié)果是橫縱坐標都要相加，這時候就需要我們自己寫一個操作符重載函數(shù)了。

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class point
{
    double x;
    double y;
public:
    double get_x()
    {
        return x;
    }
    double get_y()
    {
        return y;
    }
    point(double X = 0.0 , double Y = 0.0):x(X),y(Y){};
    point operator +(point p);
};
//重載操作符“+”
point point::operator +(point p)
{
    double x = this->x + p.x;
    double y = this->y + p.y;
    point tmp_p(x,y);
    return tmp_p;
}
int main()
{
    point p1(1.2,3.1);
    point p2(1.1,3.2);
    point p3 = p1+p2;
    cout<<p3.get_x()<<" "<<p3.get_y()<<endl;
    return 0;
}

二、實現(xiàn)操作符重載的兩種方式
操作符重載的實現(xiàn)方式有兩種，即通過“友元函數(shù)”或者“類成員函數(shù)”。

1.友元函數(shù)重載操作符的格式:

復制代碼代碼如下:

class 類名
{
    friend 返回類型 operator 操作符(形參表);
};
//類外定義格式：
返回類型 operator操作符(參數(shù)表)
{
    //函數(shù)體
}

2.類成員函數(shù)實現(xiàn)操作符重載的格式：

復制代碼代碼如下:

class 類名
{
public:
    返回類型 operator 操作符(形參表)；
};
//類外定義格式
返回類型 類名::operator 操作符(形參表)
{
    //函數(shù)體
}

這樣說吧，還是不足以比較這兩種實現(xiàn)方式的區(qū)別，我們分別用兩種實現(xiàn)方式寫point類的”+“和”-“的重載。代碼如下：

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using std::endl;
using std::cout;

class point
{
    double x;
    double y;
public:
    double get_x()
    {
        return x;
    }
    double get_y()
    {
        return y;
    }
    point(double X = 0.0 , double Y = 0.0):x(X),y(Y){};
    friend point operator -(point p1,point p2);
    point operator +(point p);
};
//重載操作符“-”
point operator -(point p1,point p2)
{
    double x = p1.get_x() - p2.get_x();
    double y = p1.get_y() - p2.get_y();
    point p3(x,y);
    return p3;
}
//重載操作符“+”
point point::operator +(point p)
{
    double x = this->x + p.x;
    double y = this->y + p.y;
    point tmp_p(x,y);
    return tmp_p;
}
int main()
{
    point p1(1.2,3.2);
    point p2(1.1,3.1);
    point p3 = p1+p2;
    point p4 = operator-(p1,p2);
    cout<<p3.get_x()<<" "<<p3.get_y()<<endl;
    cout<<p4.get_x()<<" "<<p4.get_y()<<endl;
    return 0;
}

這里不知道大家看到?jīng)]有，利用友元函數(shù)重載二元操作符”-“時，形式參數(shù)是兩個，而利用類成員函數(shù)時，形式參數(shù)卻只有一個。這時因為類成員函數(shù)中存在this指針，這相當于一個參數(shù)，所以類成員實現(xiàn)操作符重載需要的形式參數(shù)比原來少一個，這比如：利用類成員函數(shù)實現(xiàn)一元操作符”-“，就不需要參數(shù)了。也正是因為這個原因，友元函數(shù)實現(xiàn)的操作符重載是有限制的，比如：[] ，（），->和 =不能利用友元函數(shù)實現(xiàn)運算符的重載。

在實際開發(fā)過程中，單目運算符建議重載為成員函數(shù)，而雙目運算符建議重載為友元函數(shù)。通常下雙目運算符重載為友元函數(shù)比重載為成員函數(shù)更方便，但是有時雙目運算符必須重載為成員函數(shù)，例如賦值運算符=。還有如果需要修改對象內(nèi)部的狀態(tài)，一般可以選擇利用類成員函數(shù)進行修改。

三、運算符重載的原則
這樣一看，運算符重載還是蠻簡單的嘛，實際上運算符重載也是要遵循一些原則的：

1.C++中只能對已有的C++運算符進行重載，不允許用戶自己定義新的運算符。

2.C++中絕大部分的運算符可重載，除了成員訪問運算符.，作用域運算符::，長度運算符sizeof以及條件運算符?:。

3.運算符重載后不能改變運算符的操作對象(操作數(shù))的個數(shù)。如："+"是實現(xiàn)兩個操作數(shù)的運算符，重載后仍然為雙目運算符。

4.重載不能改變運算符原有的優(yōu)先級和原有的結(jié)合性。

5.運算符重載不能全部是C++中預定義的基本數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了防止用戶修改用于基本類型數(shù)據(jù)的運算符性質(zhì)。

四、為什么要進行運算符重載
關于運算符重載要遵循這么多原則，那么為什么還要進行運算符重載呢？為什么我不是寫一個add()函數(shù)，代替operator +()呢？？個人感覺C++中之所以要支持運算符的重載是為了與內(nèi)置數(shù)據(jù)類型統(tǒng)一操作，比如：c = a + b 和 c = add（a,b），這看起來哪個更直觀一點呢，顯然是前者了。同時，我們希望操作我們自己定義的數(shù)據(jù)類型能像操作int和double這些內(nèi)置數(shù)據(jù)類型一樣方便。可能舉這個加法的例子有點不好，現(xiàn)在加入重載的運算符是[],<<,^,|等呢？這時我們要用什么成員函數(shù)代替呢？？代替之后又是一種什么效果呢？會一眼就看出來這個函數(shù)要干什么嗎？？

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