C++中的操作符重載詳細(xì)解析
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(shuō)到重載想必都不陌生了吧，這是一種編譯時(shí)多態(tài)，重載實(shí)際上可以分為函數(shù)重載和操作符重載。運(yùn)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：
#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(jì)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(shí)現(xiàn)過(guò)了，但是如果現(xiàn)在我們自己寫過(guò)的類也要實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)類似的加法運(yùn)算，怎么辦呢？？比如現(xiàn)在現(xiàn)在有這樣一個(gè)點(diǎn)類point，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)點(diǎn)的相加，結(jié)果是橫縱坐標(biāo)都要相加，這時(shí)候就需要我們自己寫一個(gè)操作符重載函數(shù)了。
#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(shí)現(xiàn)操作符重載的兩種方式
操作符重載的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，即通過(guò)“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:
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(shí)現(xiàn)操作符重載的格式：
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(shuō)吧，還是不足以比較這兩種實(shí)現(xiàn)方式的區(qū)別，我們分別用兩種實(shí)現(xiàn)方式寫point類的”+“和”-“的重載。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(shí)，形式參數(shù)是兩個(gè)，而利用類成員函數(shù)時(shí)，形式參數(shù)卻只有一個(gè)。這時(shí)因?yàn)轭惓蓡T函數(shù)中存在this指針，這相當(dāng)于一個(gè)參數(shù)，所以類成員實(shí)現(xiàn)操作符重載需要的形式參數(shù)比原來(lái)少一個(gè)，這比如：利用類成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)一元操作符”-“，就不需要參數(shù)了。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，友元函數(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)運(yùn)算符的重載。
在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，單目運(yùn)算符建議重載為成員函數(shù)，而雙目運(yùn)算符建議重載為友元函數(shù)。通常下雙目運(yùn)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(shí)雙目運(yùn)算符必須重載為成員函數(shù)，例如賦值運(yùn)算符=。還有如果需要修改對(duì)象內(nèi)部的狀態(tài)，一般可以選擇利用類成員函數(shù)進(jìn)行修改。
三、運(yùn)算符重載的原則
這樣一看，運(yùn)算符重載還是蠻簡(jiǎn)單的嘛，實(shí)際上運(yùn)算符重載也是要遵循一些原則的：
1.C++中只能對(duì)已有的C++運(yùn)算符進(jìn)行重載，不允許用戶自己定義新的運(yùn)算符。
2.C++中絕大部分的運(yùn)算符可重載，除了成員訪問(wèn)運(yùn)算符.，作用域運(yùn)算符::，長(zhǎng)度運(yùn)算符sizeof以及條件運(yùn)算符?:。
3.運(yùn)算符重載后不能改變運(yùn)算符的操作對(duì)象(操作數(shù))的個(gè)數(shù)。如："+"是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)操作數(shù)的運(yùn)算符，重載后仍然為雙目運(yùn)算符。
4.重載不能改變運(yùn)算符原有的優(yōu)先級(jí)和原有的結(jié)合性。
5.運(yùn)算符重載不能全部是C++中預(yù)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(yùn)算符性質(zhì)。
四、為什么要進(jìn)行運(yùn)算符重載
關(guān)于運(yùn)算符重載要遵循這么多原則，那么為什么還要進(jìn)行運(yùn)算符重載呢？為什么我不是寫一個(gè)add()函數(shù)，代替operator +()呢？？個(gè)人感覺(jué)C++中之所以要支持運(yùn)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(lái)哪個(gè)更直觀一點(diǎn)呢，顯然是前者了。同時(shí)，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(gè)加法的例子有點(diǎn)不好，現(xiàn)在加入重載的運(yùn)算符是[],<<,^,|等呢？這時(shí)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(huì)一眼就看出來(lái)這個(gè)函數(shù)要干什么嗎？？
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