快捷導(dǎo)航

C++超詳細(xì)講解運(yùn)算符重載

更新時(shí)間：2022年06月02日 09:03:41 作者：iheal

本文包括了對C++類的6個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)中的賦值運(yùn)算符重載和取地址和const對象取地址操作符的重載。運(yùn)算符是程序中最最常見的操作，例如對于內(nèi)置類型的賦值我們直接使用=賦值即可，因?yàn)檫@些編譯器已經(jīng)幫我們做好了，但是對象的賦值呢？能直接賦值嗎

概念

C++為了增強(qiáng)代碼的可讀性引入了運(yùn)算符重載，運(yùn)算符重載是具有特殊函數(shù)名的函數(shù)，也具有其返回值類

型，函數(shù)名字以及參數(shù)列表，其返回值類型與參數(shù)列表與普通的函數(shù)類似。

函數(shù)名字為：關(guān)鍵字operator后面接需要重載的運(yùn)算符符號。

函數(shù)原型：返回值類型 operator操作符(參數(shù)列表)

需要注意的幾點(diǎn)：

不能通過連接其他符號來創(chuàng)建新的操作符：比如operator@，必須是已有的操作符；
重載操作符必須有一個(gè)類類型或者枚舉類型的操作數(shù)；
用于內(nèi)置類型的操作符，其含義不能改變，例如：內(nèi)置的整型+，不能改變其含義；
作為類成員的重載函數(shù)時(shí)，其形參看起來比操作數(shù)數(shù)目少1，成員函數(shù)的操作符有一個(gè)默認(rèn)的形參this，限定為第一個(gè)形參；
參數(shù)個(gè)數(shù)與重載的運(yùn)算符有關(guān)；
.* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5個(gè)運(yùn)算符不能重載；
運(yùn)算符重載作用于左操作數(shù)，會(huì)把左操作數(shù)當(dāng)做第一個(gè)參數(shù)；

既然是對自定義類型對象之間的操作符的重載，那么它的參數(shù)一定有此類型的對象，并且需要對對象的成員進(jìn)行操作，這就需要打破封裝的限制，那么這個(gè)函數(shù)應(yīng)該設(shè)置為全局的還是類的成員呢？

有以下幾種思路：

函數(shù)設(shè)為公有，成員變量設(shè)為公有（不好）；
函數(shù)設(shè)為公有另外寫一個(gè)成員函數(shù)區(qū)獲取成員變量的值（不好）；
將函數(shù)設(shè)為類的友元函數(shù)（可以）；
放入類中，作為成員函數(shù)（推薦）；

// 全局的operator==
class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
// 這里會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)算符重載成全局的就需要成員變量是共有的，那么問題來了，封裝性如何保證？
// 這里其實(shí)可以用我們后面學(xué)習(xí)的友元解決，或者干脆重載成成員函數(shù)。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
	return d1._year == d2._year
	&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}
int main()
{
	Date d1(2018, 9, 26);
	Date d2(2018, 9, 29);
	cout << (d1 == d2) << endl;
	return 0;
}

這樣的寫法就打破了封裝，讓類的成員都暴露了出來，這樣的損失不太值得。

賦值運(yùn)算符重載

賦值操作運(yùn)算符重載特征如下：

參數(shù)類型相同；
返回值；
檢測是否給自己賦值；
返回*this；
一個(gè)類如果沒有顯式的定義賦值操作符重載，編譯器會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)，完成對象字節(jié)序的拷貝（淺拷貝）；
賦值運(yùn)算符在類中不顯式實(shí)現(xiàn)時(shí)，編譯器會(huì)生成一份默認(rèn)的，此時(shí)用戶在類外再將賦值運(yùn)算符重載為全局的，就和編譯器生成的默認(rèn)賦值運(yùn)算符沖突了，故賦值運(yùn)算符只能重載成成員函數(shù)。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Display()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2(2018, 10, 1);
	// 這里d1調(diào)用的編譯器生成operator=完成拷貝，d2和d1的值也是一樣的。
	d1 = d2;
	d1.Display();
	d2.Display();
	return 0;
}

是不是很像自動(dòng)生成的拷貝構(gòu)造？那么它也存在一定的問題，對于日期類的對象他能很好的完成賦值操作，可對于指針類型呢？

下面的程序會(huì)崩潰

class String
{
public:
	String(const char* str = "songxin")
	{
		cout << "String(const char* str = \"songxin\")" << endl;
		_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
		strcpy(_str, str);
	}
	~String()
	{
		cout << "~String()" << endl;
		free(_str);
		_str = nullptr;
	}
private:
	char* _str;
};
int main()
{
	String s1("tanmei");
	String s2;
	s2 = s1;	
	return 0;
}

原因也是因?yàn)闇\拷貝的關(guān)系，導(dǎo)致同一塊內(nèi)存被釋放了兩次，程序崩潰。

可以不顯式定義賦值操作符重載函數(shù)的情況

成員變量沒有指針；
成員變量的指針沒有管理內(nèi)存資源；

注意：賦值操作符重載與拷貝構(gòu)造不同的地方就是拷貝構(gòu)造是在對象定義時(shí)，而賦值操作符重載是作用于已經(jīng)存在的對象。

const成員

const修飾類的成員函數(shù)，有點(diǎn)奇怪，const怎么能修飾函數(shù)呢？

將const修飾的類成員函數(shù)稱之為const成員函數(shù)，const修飾類成員函數(shù)，實(shí)際修飾該成員函數(shù)隱含的this指針指向的對象，表明在該成員函數(shù)中不能對指針指向?qū)ο蟮娜魏纬蓡T進(jìn)行修改。

class Date
{
public:
	Date()//構(gòu)造函數(shù)不寫的話創(chuàng)建const的對象會(huì)報(bào)錯(cuò)。
		:
		_year(1900),
		_month(1),
		_day(1)
	{}
	void Display()
	{
		cout << "Display ()" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
	void Display() const
	{
		cout << "Display () const" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Display();
	const Date d2;
	d2.Display();
	return 0;
}

const的對象就會(huì)調(diào)用Display函數(shù)會(huì)調(diào)用哪一個(gè)呢？注意到上面代碼的第18行的函數(shù)被const修飾，那么這個(gè)const有什么作用？

實(shí)際上這個(gè)const修飾的是*this，表明 *this不可被修改，那么const的對象就會(huì)調(diào)用被const修飾的函數(shù)，否則可能會(huì)出現(xiàn)下面的問題。

const對象可以調(diào)用非const成員函數(shù)嗎？

? 不可以，權(quán)限放大。

非const對象可以調(diào)用const成員函數(shù)嗎？

? 可以，權(quán)限縮小。

const成員函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用其它的非const成員函數(shù)嗎？

? 不可以，權(quán)限放大。

非const成員函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用其它的const成員函數(shù)嗎？

? 可以，權(quán)限縮小。

還有一個(gè)值得注意的地方，上面的代碼如果我們不顯式定義構(gòu)造函數(shù)的話，實(shí)例化const的對象時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)：

“d2”: 必須初始化 const 對象

也就是說編譯器認(rèn)為const對象（包括成員）無法被賦值，應(yīng)該有初始化操作，而默認(rèn)生成的構(gòu)造是沒有對int有初始化操作的，因此報(bào)錯(cuò)；

取地址及const取地址操作符重載

取地址操作符也要重載嗎？只有很少的情況會(huì)用到，通常直接使用編譯器默認(rèn)生成的就可以。

class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};

那么什么時(shí)候我們會(huì)重載呢？

想讓別人獲取指定的內(nèi)容
隱藏對象真實(shí)的地址

class Date
{
public:
	Date* operator&()//隱藏對象真實(shí)地址
	{
		return nullptr;
	}
	const int* operator&()const//讓用戶指定獲取成員變量_day的地址
	{
		return  &(_day);
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	const Date d1;
	Date d2;
	cout << &d1 << endl;//
	cout << &d2 << endl;//
	return 0;
}

輸出：