C++重载运算符你真的了解吗

2024-04-02 19:55

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1.重载运算符的必要性

C++语言中的数据类型分为基本数据类型和构造数据类型。基本数据类型可以直接完成算术运算。例如：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(void){
	int a=10;
	int b=20;
	cout<<a+b<<endl;
}

程序中实现了两个整型变量的相加，可以正确输出运行结果30。通过两个浮点变量、两个双精度变量都可以直接运用加法运算符+来求和。但是类属于新构造的数据类型，类的两个对象就无法通过加法运算符来求和。例如：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		void display(){
			cout<<m_iPage<<endl;
		}
	protected:
		int m_iPage;
};
int main(void){
	CBook book1(10);
	CBook book2(20);
	tmp=book1+book2;//错误
	tmp.display(); 
}

当编译器编译到语句book1+book2时会报错，因为编译器不知道如何进行两个对象的相加，要实现两个类对象的加法运算有两种方法，一种是通过成员函数，一种是通过重载运算符。

首先看通过成员函数方法实现求和的例子：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		int add(CBook a){
			return m_iPage+a.m_iPage;
		}
		void display(){
			cout<<m_iPage<<endl;
		}
	protected:
		int m_iPage;
};
int main(void){
	CBook book1(10);
	CBook book2(20);
	cout<<book1.add(book2)<<endl;
}

程序运行结果正确。使用成员函数实现求和的形式比较单一，并且不利于代码复用。如果要实现多个对象的累加其代码的可读性会大大降低，使用重载运算符的方法可以解决这些问题。

2.重载运算符的形式与规则

重载运算符的声明形式如下：

operator类型名():

operator是需要重载的运算符，整个语句没有返回类型，因为类型名就代表了它的返回类型。重载运算符将对象转化成类型名规定的类型，转换时的形式就像强制转换一样。但如果没有重载运算符定义，直接强制类型转换会导致编译器将无法通过编译。

重载运算符不可以是新创建的运算符，只能是C++语言中已有的运算符，可以重载的运算符如下：

算术运算符：+ - * / % ++ --

位操作运算符：& | ~ ^ >> <<

逻辑运算符！ && ||

比较运算符 < > >= <= == !=

赋值运算符 = += -= *= /= %= &= |= ^= <<= >>=

其他运算符： [ ] () -> , new delete new[] delete[] ->*

并不是所有的C++语言中已有的运算符都可以重载，不允许重载的运算符有 . * :: ?和：

重载运算符时不能改变运算符操作数的个数，不能改变运算符原有的优先级，不能改变运算符原有的结合性，不能改变运算符原有的语法结构，即单目运算符只能重载为单目运算符，双目运算符只能重载为双目运算符，重载运算符含义必须清楚，不能有二义性。

实例：通过重载运算符实现求和：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		CBook operator+(CBook b)
		{
			return CBook(m_iPage+b.m_iPage);
		}
		void display(){
			cout<<m_iPage<<endl;
		}
	protected:
		int m_iPage;
};
int main(void){
	CBook book1(10);
	CBook book2(20);
	CBook tmp(0);
	tmp=book1+book2;
	tmp.display();
}

类CBook重载了求和运算符后，由它声明的两个对象book1和book2可以向两个整型变量一样相加。

3.重载运算符的运算

重载运算符后可以完成对象和对象之间的运算，同样也可以通过重载运算实现对象和普通类型数据的运算。例如：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
	void OutputPage(){
		cout<<m_Pages<<endl;
	}
	CBook(){
		m_Pages=0;
	}
	CBook operator+(const int page){
		CBook book;
		book.m_Pages=m_Pages+page;
		return book;
	}
};
int main(void){
	CBook Book1,Book2;
	Book2=Book1+10;
	Book2.OutputPage(); 
}

通过修改运算符的参数为整数类型，可以实现CBook对象与整数相加。

对于两个整型变量的相加，可以调换加数和被加数的顺序，因为加法符合交换律。但是对于通过重载运算符实现的加法，不可以交换顺序。

illegal:

Book2=10+Book1;//非法代码

对于++和--运算符，由于涉及前置运算和后置运算，在重载这类运算符时如何区分呢？默认情况是，如果重载运算符没有参数则表示是前置运算，例如：

void operator++()//前置运算 
{
	++m_Pages;
}

如果重载运算符使用了整数作为参数，则表示的是后置运算，此时的参数值可以被忽略，它只是一个标识，标识后置运算。

void operator++(int)//后置运算 
{
	++m_Pages;
}

默认情况下，将一个整数赋值给一个对象是非法的，可以通过重载运算符将其变成合法的。例如：

void operator = (int page){//重载运算符 
	m_Pages=page;
}

通过重载运算符也可以实现将一个整型数复制给一个对象，例如：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
		void OutputPages()
		{
			cout<<m_Pages<<endl;
		}
	CBook(int page){
		m_Pages=page;
	}
	operator = (const int page){
		m_Pages=page;
	}
}; 
int main(void){
	CBook mybook(0);
	mybook = 100;
	mybook.OutputPages();
}

程序中重载了赋值运算符，给mybook对象赋值100，并通过OutpuName()函数将其进行输出。

也可以通过重载构造函数将一个整数赋值给一个对象

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
		void OutputPages()
		{
			cout<<m_Pages<<endl;
		}
	CBook(){
	}
	CBook(int page){
		m_Pages=page;
	}
	
}; 
int main(void){
	CBook mybook;
	mybook = 100;
	mybook.OutputPages();
}

程序中定义了一个重载的构造函数，以一个整数作为函数参数，这就可以将一个整数赋值给一个CBook类的对象，语句mybook=100；将调用构造函数CBook（int page）重新构造一个CBook对象，并将其赋值给mybook对象。

4.转义运算符

C++语言中普通的数据类型可以进行强制类型转换，例如：

int i=10;
double d;
d = double(i)

程序中将整数i强制转换为double型。

语句

d=double(i)//等同于d=double(i)

double()在C++语言中被转化为转换运算符。通过重载转换运算符可以将类对象转换为想要的数据。

实例：转换运算符

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(double iPage=0);
		operator double(){
			return m_iPage;
		}
	protected:
		int m_iPage;
}; 
CBook::CBook(double iPage){
	m_iPage = iPage;
}
int main(void){
	CBook book1(10.0);
	CBook book2(20.00);
	cout<<double(book1)+double(book2)<<endl;
}

程序重载了转换运算符double（），然后将类CBook的两个对象强制转换为double类型后再进行求和，最后输出求和的结果。