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

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,第一个操作数为非对象时,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

2. 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:

  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:

  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:

  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:

  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[ ]

  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:

  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( )

  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. }  
  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<< >>

  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. }  
  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