＜C++＞ 二、类和对象- 运算符重载

1.运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：返回值类型operator操作符(参数列表)

注意：
不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
重载操作符必须有一个类类型参数
用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义
作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

下面是==的运算符重载，用来进行两个对象进行相比较：

发现运算符函数参数太多，因为这里隐藏了this指针，this指针就是d1

d1==d2,d1就是this指针

下面是其他相关的运算符重载

//其他运算符重载< <= > >= !=
class Date
{
public:
    Date(int year = 1990, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }

    bool operator == (const Date& d2)
    {
        return _year == d2._year
            && _month == d2._month
            && _day == d2._day;
    }
    //使用复用更加的方便
    bool operator !=(const Date& d)
    {
        return !(*this == d);  //这里的==是复用的上面的重载
    }

    bool operator <(const Date& d)
    {
        return _year < d._year
            || (_year == d._year && _month < d._month)
            || (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
    }

    bool operator <=(const Date& d)
    {
        return *this < d || *this == d;
    }

    bool operator >(const Date& d)
    {
        return !(*this <= d);
    }

    bool operator >=(const Date& d)
    {
        return !(*this < d);
    }

private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

2.赋值运算符重载

1.赋值运算符重载格式
参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率
返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
检测是否自己给自己赋值
返回*this ：要复合连续赋值的含义

下面是赋值运算符重载

class Date
{
public:
    Date(int year = 1990, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    
    //赋值运算符重载 - 这样写无法连续赋值
    /*
    void operator=(const Date& d2)
    {
        _year = d2._year;
        _month = d2._month;
        _day = d2._day;
    }
    */

    //引用返回，可以连续赋值
    Date& operator=(const Date& d2)
    {
        _year = d2._year;
        _month = d2._month;
        _day = d2._day;
       return *this;
    }

    void Print()
    {
        cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

下面是非引用返回的例子：

改写：

2.赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
    if (&left != &right)   //这里是取地址，是指针对比
    {
        left._year = right._year;
        left._month = right._month;
        left._day = right._day;
    }
    return *left;
}
// 编译失败：
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

3.用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。

既然编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己实现吗？当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

//这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 10)
    {
        _array = (DataType *)malloc(capacity * sizeof(DataType));
        if (nullptr == _array)
        {
            perror("malloc申请空间失败");
            return;
        }
        _size = 0;
        _capacity = capacity;
    }
    void Push(const DataType &data)
    {
        // CheckCapacity();
        _array[_size] = data;
        _size++;
    }
    ~Stack()
    {
        if (_array)
        {
            free(_array);
            _array = nullptr;
            _capacity = 0;
            _size = 0;
        }
    }

private:
    DataType *_array;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
};
int main()
{
    Stack s1;
    s1.Push(1);
    s1.Push(2);
    s1.Push(3);
    s1.Push(4);
    Stack s2;
    s2 = s1;
    return 0;
}

注意：如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要实现。

3.自增自减运算符重载

class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    // 前置++：返回+1之后的结果
    // 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
    Date &operator++()
    {
        _day += 1;
        return *this;
    }
    // 后置++：
    // 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
    // C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
    // 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1
    // 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
    Date operator++(int)
    {
        Date temp(*this);
        _day += 1;
        return temp;
    }

private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d;
    Date d1(2022, 1, 13);
    d = d1++; // d: 2022,1,13   d1:2022,1,14
    d = ++d1; // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15
    return 0;
}
//自减运算符同理

4.输入输出重载

改写：

这样写还是有问题，因为函数内还有一个this指针，所以只能把ostream放在类外

我们如何在类中引入类外的函数呢？这里用到了友元函数声明在类中即可

cin的重载也一样

 

5.取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。

class Date
{
public:
    Date *operator&()
    {
        return this;
    }
    
    const Date *operator&() const
    {
        return this;
    }

private:
    int _year;  // 年
    int _month; // 月
    int _day;   // 日
}；

这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容！