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  • 12--C++_运算符重载

    C++_运算符重载

    • 什么是运算符的重载?

                    运算符与类结合,产生新的含义。 

    • 为什么要引入运算符重载?

                  作用:为了实现类的多态性(多态是指一个函数名有多种含义)

    • 怎么实现运算符的重载?

                     方式:类的成员函数 或 友元函数(类外的普通函数)

    • 规则:不能重载的运算符有.  和 .* 和 ?: 和 ::  和 sizeof 和 typeid
    • 友元函数和成员函数的使用场合:

        一般情况下,建议一元运算符使用成员函数,二元运算符使用友元函数

            1、运算符的操作需要修改类对象的状态,则使用成员函数。如需要做左值操作数的运算符(如=,+=,++)

            2、运算时,有数和对象的混合运算时,必须使用友元

            3、二元运算符中,第一个操作数为对象时,必须使用友元函数。如输入输出运算符<<和>>

    具体规则如下:

    运算符

    建议使用

    所有一元运算符

    成员函数

    = ( ) [ ]  ->

    必须是成员函数

    += -= /= *= ^= &= != %= >>= <<= , 似乎带等号的都在这里了.

    成员函数

    所有其它二元运算符, 例如: –,+,*,/

    友元函数

    << >>

    必须是友元函数

    二. 参数和返回值

         当参数不会被改变,一般按const引用来传递(若是使用成员函数重载,函数也为const).

         对于返回数值的决定:

         1) 如果返回值可能出现在=号左边, 则只能作为左值, 返回非const引用。

         2) 如果返回值只能出现在=号右边, 则只需作为右值, 返回const型引用或者const型值。

         3) 如果返回值既可能出现在=号左边或者右边, 则其返回值须作为左值, 返回非const引用。

    运算符重载举例:

    +和 -运算符的重载:

    [cpp] view plain copy
     
    1. class Point    
    2. {    
    3. private:    
    4.     int x;   
    5. public:    
    6.     Point(int x1)  
    7.     {   x=x1;}    
    8.     Point(Point& p)     
    9.     {   x=p.x;}  
    10.     const Point operator+(const Point& p);//使用成员函数重载加号运算符  
    11.     friend const Point operator-(const Point& p1,const Point& p2);//使用友元函数重载减号运算符  
    12. };    
    13.   
    14. const Point Point::operator+(const Point& p)  
    15. {  
    16.     return Point(x+p.x);  
    17. }  
    18.   
    19. Point const operator-(const Point& p1,const Point& p2)  
    20. {  
    21.     return Point(p1.x-p2.x);  
    22. }  

    调用:

    [cpp] view plain copy
     
    1. Point a(1);    
    2. Point b(2);  
    3. a+b;  //正确,调用成员函数  
    4. a-b;  //正确,调用友元函数  
    5. a+1;  //正确,先调用类型转换函数,把1变成对象,之后调用成员函数  
    6. a-1;  //正确,先调用类型转换函数,把1变成对象,之后调用友元函数  
    7. 1+a;  //错误,调用成员函数时,第一个操作数必须是对象,因为第一个操作数还有调用成员函数的功能  
    8. 1-a;  //正确,先类型转换 后调用友元函数  

         总结:

    1、由于+ -都是出现在=号的右边,如c=a+b,即会返回一个右值,可以返回const型值
    2、后几个表达式讨论的就是,数和对象混合运算符的情况,一般出现这种情况,常使用友元函数

    3、双目运算符的重载:

          重载运算符函数名:operator@(参数表)

          隐式调用形式:obj1+obj2

          显式调用形式:obj1.operator+(OBJ obj2)---成员函数

                                      operator+(OBJ obj1,OBJ obj2)---友元函数

          执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator+()

    ++和--运算符的重载:

    [cpp] view plain copy
     
    1. class Point    
    2. {    
    3. private:    
    4.     int x;   
    5. public:    
    6.     Point(int x1)  
    7.     {   x=x1;}    
    8.     Point operator++();//成员函数定义自增  
    9.     const Point operator++(int x); //后缀可以返回一个const类型的值  
    10.     friend Point operator--(Point& p);//友元函数定义--  
    11.     friend const Point operator--(Point& p,int x);//后缀可以返回一个const类型的值  
    12. };    
    13.   
    14. Point Point::operator++()//++obj  
    15. {  
    16.     x++;  
    17.     return *this;  
    18. }  
    19. const Point Point::operator++(int x)//obj++  
    20. {  
    21.     Point temp = *this;  
    22.     this->x++;  
    23.     return temp;  
    24. }  
    25. Point operator--(Point& p)//--obj  
    26. {  
    27.     p.x--;  
    28.     return p;  
    29.          //前缀形式(--obj)重载的时候没有虚参,通过引用返回*this 或 自身引用,也就是返回变化之后的数值  
    30. }  
    31. const Point operator--(Point& p,int x)//obj--  
    32. {  
    33.     Point temp = p;  
    34.     p.x--;  
    35.     return temp;  
    36.          // 后缀形式obj--重载的时候有一个int类型的虚参, 返回原状态的拷贝  
    37. }  

    函数调用:

    [cpp] view plain copy
     
    1. <pre class="cpp" name="code">Point a(1);  
    2. Point b(2);  
    3. a++;//隐式调用成员函数operator++(0),后缀表达式  
    4. ++a;//隐式调用成员函数operator++(),前缀表达式  
    5. b--;//隐式调用友元函数operator--(0),后缀表达式  
    6. --b;//隐式调用友元函数operator--(),前缀表达式  
    7. cout<<a.operator ++(2);//显式调用成员函数operator ++(2),后缀表达式  
    8. cout<<a.operator ++();//显式调用成员函数operator ++(),前缀表达式  
    9. cout<<operator --(b,2);//显式调用友元函数operator --(2),后缀表达式  
    10. cout<<operator --(b);//显式调用友元函数operator --(),前缀表达式 </pre>  

       总结:

    1、a++

           函数返回:temp(临时变量)

           函数返回是否是const类型:返回是一个拷贝后的临时变量),不能出现在等号的左边(临时变量不能做左值),函数的结果只能做右值,则要返回一个const类型的值

          ++a

           函数返回:*this;

          函数返回是否是const类型:返回原状态的本身,返回值可以做左值,即函数的结果可以做左值,则要返回一个非const类型的值

    2、前后缀仅从函数名(operator++)无法区分,只能有参数区分,这里引入一个虚参数int x,x可以是任意整数。

    3、单目运算符的重载:

          重载运算符函数名:operator@(参数表)

          隐式调用形式:obj1@  或 @obj1

          显式调用形式:

                 成员函数:

                        obj1.operator@( )//前缀

                        obj1.operator@(0)//后缀

                 友元函数:

                        operator@(OBJ obj)//前缀

                        operator@(OBJ obj,int x)//后缀

          执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator@()

     重载下标运算符[ ]

    [cpp] view plain copy
     
    1. class Point    
    2. {    
    3. private:    
    4.     int x[5];   
    5. public:    
    6.     Point()  
    7.     {  
    8.         for (int i=0;i<5;i++)  
    9.         {  
    10.             x[i]=i;  
    11.         }  
    12.     }   
    13.     int& operator[](int y);  
    14. };    
    15. int& Point::operator[](int y)  
    16. {  
    17.     static int t=0;  
    18.     if (y<5)  
    19.     {  
    20.         return x[y];  
    21.     }  
    22.     else  
    23.     {  
    24.         cout<<"下标出界";  
    25.         return t;  
    26.     }     
    27. }  

    调用:

    [cpp] view plain copy
     
    1. Point a;  
    2. for (int i=0;i<10;i++)  
    3. {  
    4.          cout<<a[i]<<endl;//无论i下标是否越界,每当使用a[i]时,都会调用[]的重载  
    5. }  
    6. a[0]=10;  

    重载下标运算符[ ]的目的:

              1、对象[x]  类似于 数组名[x],更加符合习惯

              2、可以对下标越界作出判断

    语法:

            重载方式:只能使用成员函数重载

            函数名:operator[ ](参数表)

            参数表:一个参数,且仅有一个参数,该参数设定了下标值,通常为整型,但是也可以为字符串( 看成下标)。

            函数调用:显式调用:Obj[arg]-对象[下标]

                                  隐式调用:obj.operator[ ](arg)  

            返回类型:

                   1、返回函数引用 + 返回成员的实际类型(由程序员根据函数体定义)

                   2、因为返回值可以做左值和右值,应该不使用返回值为const类型

                         但是,为了能访问const对象,下标运算符重载有非const和const两个版本。(待定写)

     如:int&  Point::operator[](int y)//为什么使用返回引用:返回的值可以做左值,也可以做右值,则必须使用返回引用

     重载运算符( )

    [cpp] view plain copy
     
    1. class Point    
    2. {    
    3. private:    
    4.     int x;   
    5. public:    
    6.     Point(int x1)  
    7.     {   x=x1;}    
    8.     const int operator()(const Point& p);  
    9. };    
    10.   
    11. const int Point::operator()(const Point& p)  
    12. {  
    13.     return (x+p.x);  
    14. }  
    [cpp] view plain copy
     
    1. 调用:  
    2. Point a(1);  
    3. Point b(2);  
    4. cout<<a(b);  

    重载运算符( )的目的:

              1、对象( )  类似于 函数名(x),更加符合习惯

    语法:

            重载方式:只能使用成员函数重载

            重载后还可以继续重载

            函数名:operator( )(参数表)

            参数表:参数随意,具体根据实际情况而定。

            函数调用:显式调用:Obj(x)

                                隐式调用:obj.operator( )(x)  

            返回类型:

                   1、返回成员的实际类型随意,具体由程序员根据函数体定义

                   2、因为返回值只能做右值,只读,应该使用返回值为const类型


    重载输入输出操作符<< >>

    [cpp] view plain copy
     
    1. class Point    
    2. {    
    3. private:    
    4.     int x;   
    5. public:    
    6.     Point(int x1)  
    7.     {   x=x1;}   
    8.     friend ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p);//使用友元函数重载<<输出运算符  
    9.     friend istream& operator>>(istream& cin,Point& p);//使用友元函数重载>>输出运算符  
    10. };    
    11. ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)  
    12. {  
    13.     cout<<p.x<<endl;  
    14.     return cout;  
    15. }  
    16. istream& operator>>(istream& cin,Point& p)  
    17. {  
    18.     cin>>p.x;  
    19.     return cin;  
    20. }  
    [cpp] view plain copy
     
    1. 调用:  
    2. Point a(1);  
    3. Point b(2);  
    4. cin>>a>>b;  
    5. cout<<a<<b<<endl;   

    语法:

    重载方式:只能使用友元函数重载 且 使用三个引用&

    函数名:

           输出流: operator<<(参数表)

           输入流:operator>>(参数表)

    参数表:固定(容易出错啊),两个参数均用引用&

           输出流: 必须是两个参数:对输出流ostream& 和 对象

                            第一个操作数cout,定义在文件iostream中,是标准类类型ostream的对象的引用。

                            如:ostream& cout,const Point& p

           输入流:必须是两个参数:对输入流ostream& 和 对象

                           第一个操作数是cin,定义在文件iostream,实际上是标准类类型istream的对象的引用

                           如:instream& cin,const Point& p

    函数调用:

           输出流: 显式调用:cout<<对象

                            隐式调用: operator<<(cout,对象)

           输入流:显式调用:cin>>对象

                            隐式调用: operator>>(cin,对象)

    返回类型:返回类型固定 + 使用返回函数引用(满足连续输出)

           输出流: 返回ostream&

                            如:ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)

           输入流:返回:istream&

                            如:istream& operator>>(istream& cin,Point& p)

    注意:为什么输入输出操作符的重载必须使用友元函数?

    因为:成员函数要求是有对象调用,则第一个参数必须是类的对象,但是<<和>>第一个参数是流的对象引用。

    故,不能使用成员函数

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