前言：本笔记所对应的课程为中国大学mooc中北京大学的程序设计与算法（三）C++面向对象程序设计，主要供自己复习使用，且本笔记建立在会使用c和java的基础上，只针对与c和java的不同来写
运算符重载
运算符重载的基本概念
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目的：希望使对象也能用基本的运算符进行运算。本质上是函数重载。
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可以将运算符重载为普通函数，也可以重载为成员函数。
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一个运算符可以被多次重载，根据实参的具体类型决定调用哪个重载函数。
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格式：
返回值类型 operator运算符符号(参数表){
}
实例：
class Complex{
public:
double real, imag;
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0):real(r), imag(i){
}
Complex operator-(const Complex & c);
};
Complex operator+(const Complex & c1, const Complex & c2){
return Complex(c1.real+c2.real, c1.imag+c2.imag);
} //当重载为普通函数时，参数个数为运算符目数
Complex Complex::operator-(const Complex & c){
return Complex(real-c.real, imag-c.imag);
} //当重载为成员函数时，参数个数为运算符目数减一
int main(){
Complex a(4, 4), b(1, 1), c, d;
c = a + b; //等价于 c = operator+(a, b);
d = a - b; //等价于 d = a.operator-(b);
}
赋值运算符的重载
赋值运算符只能重载为成员函数。
实例：
# include <iostream>
# include <cstring>
using namespace std;
class String{
private:
char * str;
public:
String():str(new char[1]) { str = 0; }
String(String & s){
str = new char[strlen(s.str)+1];
strcpy(str, s.str);
}
long long adderss() {
return (long long)(&str);
}
const char * c_str() { return str; }
String & operator=(const char * s);
String & operator=(const String & s);
~String() { delete [] str; }
};
String & String::operator=(const char * s){
//该函数的作用是可以使“obj = "hello"”这样的语句成立（和类型转换构造函数是有区别的）。
delete [] str;
str = new char[strlen(s)+1];
strcpy(str, s);
return * this;
}
String & String::operator=(const String & s){
//这一句是防止出现 s = s 的情况。
if(this == &s)
return * this;
delete [] str;
str = new char[strlen(s.str)+1];
strcpy(str, s.str);
return * this;
}
int main(){
String s;
s = "good luck";
cout << s.c_str() << endl;
//等价于s.operator=("good luck");
//String s2 = "hello";
//这一句是错的，原因：这里的等号不是赋值号，而是“类型转换构造函数”的赋初值法，由于没有写“类型转换构造函数”，因此不会通过。
String s3, s4;
s3 = "first";
s4 = "second";
cout << s3.adderss() << endl;
cout << s4.adderss() << endl;
s3 = s4;
cout << s3.adderss() << endl;
cout << s4.adderss() << endl;
cout << s3.c_str() << endl;
cout << s4.c_str() << endl;
//直接让同一类的两对象相等时，会让s3中每一成员变量的值去等于s4中对应的每一成员变量的值。由于String的成员变量str是指针，因此直接让s3 = s4的话会导致指向同一内存区域，后续进行其他操作时有很大隐患。因此要额外增加一赋值运算符重载函数。
//这里的address()函数用以检查str的地址是否也被赋值
String s5 = s;
cout << s5.c_str() << endl;
//注意这里的等号不是赋值号，而是调用“复制构造函数”赋初值。等价于"String s5(s); "。同理由于String的成员变量str是指针，如果使用默认的“复制构造函数”，会产生上述同样的问题，因此要额外写一个“复制构造函数”。
return 0;
}
注意，对于operator=的返回值类型，应该是String &，而不是void或是String
运算符重载为友元
目的：我们一般将运算符重载为成员函数，但有时会出现不够用的情况，因此需要将运算符重载为友元。
实例：
class Complex{
public:
double real, imag;
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0):real(r), imag(i){ }
Complex operator+(double r){
return Complex(real + r, imag);
} //(1)
friend Complex operator+(double r, Complex & c); //(2)
};
Complex operator+(double r, Complex & c){
return Complex(c.real + r, c.imag);
}
int main(){
Complex c;
c = c + 5; //调用(1)
c = 5 + c; //调用(2)
}
可变长数组类的实现
实现方法：重载[]运算符。具体代码暂略。
流插入运算符和流提取运算符的重载
- cout是在iostream中定义的，ostream类的对象；cin是istream类的对象。
- 一般将重载函数设为全局函数，如果需要用到某对象中的private变量，则可以声明为friend
实例：
# include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
int age;
friend ostream & operator << (ostream & o, const Student & s);
public:
Student(int n):age(n) {};
};
ostream & operator << (ostream & o, const Student & s){
o << s.age;
return o;
}
int main(){
Student s(5);
cout << s << " years old" << endl;
return 0;
}
类型转换运算符的重载
- 注意强制类型转换函数的书写形式，不用写返回类型
- 在存在某强制类型转换函数的情况下，如果某些地方使用了该强制类型转换函数可以使程序正确运行，那么会发生隐式的强制类型转换。
实例：
# include <iostream>
using namespace std;
class Complex{
private:
double real, imag;
public:
Complex(double r, double i):real(r), imag(i) {}
operator double (){
return real;
}
//注意强制类型转换函数的书写形式
};
int main(){
Complex c(5, 4);
cout << (double)c << endl;
double n = 2 + c; //这里会发生自动的强制类型转换，等价于n = 2 + c.operator double();
cout << n << endl;
return 0;
}
自增自减运算符的重载
- 由于自增自减运算符有前置与后置之分，因此两者写法不同：前置运算符需要作为一元运算符重载，后置运算符需要作为二元运算符重载（增加一个无用的int参数）具体用法如下面实例所示。
- 在只写了前置的重载函数，而没有写后置的重载函数时，如果调用后置运算（例如obj++)，在vs中会调用前置重载，在dev中会编译出错。
实例：
# include <iostream>
using namespace std;
class Complex{
private:
double real, imag;
public:
Complex(double r, double i):real(r), imag(i){ };
//前置成员函数写法：返回值为对象的引用
Complex & operator ++ (){
++real;
return *this;
}
//后置成员函数写法：多了一个无用的int参数，返回值为新的对象
Complex operator ++ (int){
Complex temp(*this);
++real;
return temp;
}
friend Complex & operator -- (Complex & c);
friend Complex operator -- (Complex & c, int);
friend ostream & operator << (ostream & o, const Complex & c);
};
//前置全局函数写法
Complex & operator -- (Complex & c){
--c.real;
return c;
}
//后置全局函数写法
Complex operator -- (Complex & c, int){
Complex temp(c);
--c.real;
return temp;
}
ostream & operator << (ostream & o, const Complex & c){
o << c.real;
return o;
}
int main(){
Complex d(5, 4);
cout << (d++) << ",";
cout << d << ",";
cout << (++d) << ",";
cout << d << endl;
cout << (d--) << ",";
cout << d << ",";
cout << (--d) << ",";
cout << d << endl;
//输出结果应为：
//5,6,7,7
//7,6,5,5
return 0;
}
其他注意事项：
- c++不允许定义新的运算符。
- 重载后的运算符含义应符合日常习惯。
- 运算符重载不改变运算符的优先级。
- 一下运算符不可被重载：
..*::?:sizeof - 重载运算符
()[]->=时，运算符重载函数必须声明为类的成员函数。