C++回炉之_C++PrimerPlus_第十一章 使用类

运算符重载

• 运算符重载是多态的一种形式
• C++允许赋予运算符多种含义
• 运算符重载可使使用自定义类型看起来更像基本的数据类型

• 一个例子

  • 使用 operator声明重载函数
  • 调用 z = x + y; 相当于 z = x.operator+(y);

  
  #pragma once
  
  
  class Point{
  private:
      double m_x;
      double m_y;
  
  protected:
  
  public:
      Point();
      Point(double x, double y);
      ~Point();
  
      void set_x(int x) { m_x = x; }
      double get_x() const { return m_x; }
  
      void set_y(int y) { m_y = y; }
      double get_y() const { return m_y; }
  
      Point operator+(const Point& b) const {
          Point r(m_x + b.m_x, m_y + b.m_y);
          return r;
      } // 重载+运算符
  
  };
  
  
  int main() {
  
      Point x(1, 2), y(3, 4);
      Point z = x + y;
      cout << z.get_x() << " " << z.get_y() << endl;
  
      return 0;
  }

• 重载限制
  
  • 重载后的运算符必须至少一个操作数是用户定义的类型
  • 使用运算符重载不能违反运算符原来的句法规则 – 操作数的个数 和 优先级
  • 不能创建新运算符
  • 有些运算符不能重载 – 可百度一下
  • 有些运算符只能通过成员函数重载 – 而不能通过非成员函数重载
    
    • = () [] ->

• 另一种重载 – 非同类型重载

  Point operator*(double v) const {
  Point r(m_x*v, m_y*v);
     return r;
  }
  Point x(1, 2);
  Point z = x*2.0;

友元函数

• 重载遗留的问题

  • 上面的语句 z = x*2.0; 会转换成 z = x.operator*(2.0);

  • 但是若语句为 z = 2.0*x; 呢, 要想达到与上式一样的效果，可以

    • 使用非成员函数

      Point operator*(double a, const Point& b);

      • 问题是必须给Point提供可以访问私有成员的公有方法
    • 使用友元函数 – 下面介绍

• 友元函数

  • 可以访问类的私有成员
  • 是一类特殊的非成员函数

  • 声明

    • 原型放在类中 – 但不是类成员函数 – 不用使用::

    • 前加friend关键字 – 声明中加, 定义中不加 – 可访问类的私有成员

      friend Point operator*(double a, const Point& b);

  • 定义
    
    • 不用加friend关键字
    • 也不用加 类名:: 限定符
    • z = 2.5*a; 会转化为 z = operator*(2.5, a); – 非成员函数
  • 选择
    
    • 友元重载和成员函数重载只可选择一种
    • 有时候只能用友元 – 第一个参数不能是类对象时
    • 有时候友元重载会更好

  • 一种常用的友元函数 – 重载<<运算符

    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Point& a);

  • 改进后的Point类

    
    #pragma once
    
    
    #include 
    
    using std::ostream;
    
    class Point{
    private:
        double m_x;
        double m_y;
    
    protected:
    
    public:
        Point();
        Point(double x, double y);
        ~Point();
    
        void set_x(int x) { m_x = x; }
        double get_x() const { return m_x; }
    
        void set_y(int y) { m_y = y; }
        double get_y() const{ return m_y; }
    
        Point operator+(const Point& b) const;
        Point operator*(double v) const;
        friend Point operator*(double a, const Point& b);
    
        friend ostream& operator<<(ostream& out, const Point& a);
    
    
    };
    

    
    #include "Point.h"
    
    
    #include 
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    Point::Point() {
        m_x = 0.0;
        m_y = 0.0;
    }
    
    Point::Point(double x, double y) {
        m_x = x;
        m_y = y;
    }
    
    Point::~Point() {
        cout << "point " << m_x << " " << m_y << "is deleted\n";
    }
    
    Point Point::operator+(const Point& b) const {
        Point r(m_x + b.m_x, m_y + b.m_y);
        return r;
    }
    
    Point Point::operator*(double v) const {
        Point r(m_x*v, m_y*v);
        return r;
    }
    Point operator*(double a, const Point& b){
        Point r(a*b.m_x, a*b.m_y);
        return r;
    }
    
    ostream& operator<<(ostream& out, const Point& a) {
        out << a.m_x << " " << a.m_y;
        return out;
    }
    

    
    #include 
    
    
    #include "Point.h"
    
    using namespace std;
    
    int main() {
    
        Point x(1, 2), y(3, 4);
        Point z = x + y;
        cout << z << endl;
    
        Point zz = 2.0*x;
        cout << zz << endl;
    
        cout << z << endl << zz << endl;
        return 0;
    
    }
    

类的转换 – 转换函数

• 其他类型转换到类

  • 只含有一个参数的构造函数可以作为转换函数，进行自动(隐式)转换

    Point(double v) { m_x = m_y = v; }  // Point类的一个构造函数
    Point t = 12.0;                     // 自动转换 -- 相当于 Point obj = Point(12.0);

  • 有时候并不需要上述自动转换 – 在函数原型(定义中不需要)前添加explicit关键字即可

    explicit Point(double v);

    • 但是仍然可以使用显示转换

    Point t = Point(12.0);` 或 `Point t = (Point)12.0; // 旧式

  • 当定义了 Point(double); 之后，z = 12.0 + x; 即使不使用友元函数也可运行
    
    • 因为12.0会隐式地转换为Point类型

• 类转换到其他类型 – 转换函数

  • 声明

    operator type_name();
    operator double();

    • 必须是类方法
    • 不能指定返回类型
    • 不能有参数

  • 使用

    operator double() const; // Point的一个成员函数
    Point::operator double() const { return m_x + m_y; } // 定义
    Point t; double v = t; // 隐式
    double v = double(t);  // 显式

    • 注意不要存在二义性

    • C++11之后, explicit 也可用于转换函数，以防止隐式转换

      explicit operator double() const;
      double v = t;           // 如果加了explicit, 则此句会报错