如何使用Operator Overloading? (C/C++)

Abstract
Operator Overloading讓我們可以自己定義Operator的功能，讓程式可以更精簡，C#也有，不過不是很強調，但C++非常強調Operator Overloading，這是C++的一大特色。

Introduction

以下程式我們試著實做一個『複數』型別，複數由實部，有虛部，複數的加法為(a + bi) + (c +di) = (a +c) + (b+d)i，乘法則是(a + bi) * (c+di) = (ac - bd) + (ad + bc) i。

C++

/**/ /* 
(C) OOMusou 2006 http://oomusou.cnblogs.com

Filename    : OperatorOverloading.cpp
Compiler    : Visual C++ 8.0 / ISO C++
Description : Demo how to use use Operator Overloading
Release     : 10/16/2007 2.0
*/
#include  < iostream >

using   namespace  std;

class  Complex  {
public:
  Complex(double re = 0.0, double im = 0.0) : re(re), im(im) {}
public:
  Complex operator+(const Complex&); // use member function
  friend Complex operator*(const Complex&, const Complex&); // use global function
  friend ostream& operator<<(ostream&, const Complex&); // use global function

private:
  double re; // real part
  double im; // imagenary part
} ;

Complex Complex:: operator + ( const  Complex &  complex)  {
  Complex _complex;
  _complex.re = this->re + complex.re;
  _complex.im = this->im + complex.im;

  return _complex;
}

Complex  operator * ( const  Complex &  complex1,  const  Complex &  complex2)  {
  Complex _complex;
  _complex.re = complex1.re * complex2.re - complex1.im * complex2.im;
  _complex.im = complex1.re * complex2.im + complex1.im * complex2.re;

  return _complex;
}

ostream &   operator << (ostream &   out ,  const  Complex &  complex)  {
  out << "real:" << complex.re << " imagenary:" << complex.im;

  return out;
}

int  main()  {
  Complex complex1(2,2);
  Complex complex2(3,3);
  Complex complex3 = complex1 + complex2;
  Complex complex4 = complex1 * complex2;

  cout << complex3 << endl;
  cout << complex4 << endl;
}

執行結果

real: 5  imagenary: 5
real: 0  imagenary: 12

第17行使用member function的方式overload + operator，18行使用global function的方式overload * operator，這兩種寫法都可以，惟若使用global function，由於要存取data menber，所以要宣告該function為friend，這樣才能存取data member。

19行我們overload了<< operator，由於也是global function，所以也要宣告friend。

最後49行和55行的user code，直接用+和*就可以計算複數，而且cout也直接支援Complex物件，非常清楚，這就是operator overloading的威力，不過，在class implementation時，operator overloading的語法不是很好寫，雖然語法很有邏輯很有道理，但就是太臭太長了，還真的得時間熟悉才行。

See Also
(原創) 如何對複數進行運算 ? (C/C++)