【C++】运算符重载

C++中的运算符重载

目录
1.重载
2.运算符
3.一般实现方式
     ~~~~      3.1成员函数实现
     ~~~~      3.2友元函数实现
4.特殊情况
     ~~~~      4.1只能用友元函数实现
     ~~~~      4.2只能用成员函数实现
     ~~~~      4.3不能重载
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1.重载

所谓运算符重载，本质上也是对函数重载。

根据不同形参类型调用首部相同的不同函数。

这是静态多态的表现。

2.运算符

指的诸如：

+，-，*，/，[]，()，int等。它们本质上是函数。
注意，此处提到的int是强制类型转换运算符。

3.一般实现方式

运算符重载一般有成员函数和友元函数两种实现方式。

基本语法是：返回值类型 operator运算符(形参列表)
特殊地，对于类型转换运算符，无需写返回值类型，因为转换的类型已经确定了返回值类型。

（1）成员函数

$Eg1:$重载+实现自定义整数类型Myint的数据成员x的加法。

#include
using namespace std;

class myint
{
	int x;
public:
	myint(int x) { this->x = x; }
	//重载+
	myint operator+(myint& y)
	{
		int temp = this->x + y.x;
		myint m(temp);
		return m;
	}

	void show()
	{
		cout << "x = " << x << endl;
	}
};

int main()
{
	myint a(1), b(2), c(0);
	c = a + b;

	c.show();//输出结果为3
	return 0;
}

$Eg2:$重载$“++”$运算符实现自定义整数类型myint的前置递增运算符。

	//重载++
	myint& operator++()
	{
		x++;
		return *this;
	}

注意

1.前置递增必须返回引用。

2.为了以示后置递增与前置递增的区别，后置递增需要增加占位记号。

	myint operator++(int)
	{
		myint temp = *this;
		x++;
		return temp;
	}

$Eg3:$重载myint的=运算符实现连等。

	myint& operator=(myint& temp)
	{
		this->x = temp.x;
		return *this;
	}

注意

为实现连等，必须返回引用

可以在主函数调用如下：

int main()
{
	myint a(1), b(2);
	myint c(3);

	c = b = a;
	c.show();
	return 0;
}

此时输出$x=1$

既然是成员函数，除了直接用运算符调用以外，也可以使用：

a.operator=(b);

（2）友元函数

$Eg4:$采用外部函数方法，实现$Eg1$中的+的重载。

#include

class myint
{
	friend myint operator+(myint& a, myint& b);
	int x;
public:
	myint(int x) { this->x = x; }
	void show() { std::cout << "x = " << x << std::endl; }
};

myint operator+(myint& a, myint& b)
{
	int temp = a.x + b.x;
	myint ans(temp);
	return ans;
}
int main()
{
	myint a(1), b(1);
	a = a + b;
	a.show();
	return 0;
}

注意

外部函数无法直接访问类内数据，要设置为友元函数，但会破坏封装性。

另外，外部函数实现重载后也可以采用函数调用的方法，如：

	myint a(1), b(1), c(5);
	c = operator+(a, b);

4.特殊情况

（1）必须使用友元函数

$Eg4:$重载<<运算符，打印myint类型数据；要求：可以连打印多个数据。

分析：

<<本质上是一个函数，当我们使用如下语句：

cout << x << endl;

本质上我们是通过对象cout调用了operatpor<<这个函数。

如果要实现连续打印，调用结束后必然还是要返回cout这个对象。

注意，cout是属于ostream类的，且全局只有这一个对象。

因此，返回值类型必须是ostream类的引用且形参中也必须如此。

如果采用成员函数实现，那么应该写为：

	ostream& operator<<(ostream& cout)
	{
		cout << x;
		return cout;
	}

这时，根据调用的顺序应该是：

int main()
{
	myint a(1);
	a << cout << endl;
	//cout << a;错误
	return 0;
}

显然不是我们期望的结果。

当然了，我们也无法在cout中重载<<，因为这已经封装好了。

因此，重载<<运算符，只能采用友元函数，如下：

#include
using namespace std;
class myint
{
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, myint& m);
	int x;
public:
	myint(int x) { this->x = x; }
};

ostream& operator<<(ostream& cout, myint& m)
{
	cout << m.x;
	return cout;
}
int main()
{
	myint a(1);
	cout << a << "  " << endl;
	return 0;
}

值得注意的是，此处的ostream& cout不能加const修饰。

因为输出会先进入到ostream流，再到屏幕显示，也就是会改变其属性。

因此不能加const。
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（2）必须使用成员函数

$C++$规定，以下运算符只能通过成员函数来重载。

运算符	含义
=	赋值运算符
()	函数调用运算符
[]	下标运算符
->	指针访问类成员的运算符
int等	强制类型转换运算符

对=无法重载为友元函数进行解释如下：

示例如下代码，

#include
using namespace std;
class myint
{
public:
	int x;
	myint(int x)
	{
		this->x = x;
		cout << "constructor1" << endl;
	}
	myint(){ cout << "constructor2" << endl; }

};
int main()
{
	myint a;
	a = 20;

	return 0;
}

输出为：

这说明语句a=20会默认去调用与右值匹配的构造函数，也就是转为了a(20)

如果我们在成员函数内重载了=

#include
using namespace std;
class myint
{
public:
	int x;
	myint(int x)
	{
		this->x = x;
		cout << "constructor1" << endl;
	}
	myint(){ cout << "constructor2" << endl; }
	myint& operator=(int x)
	{
		this->x = x;
		cout << "operator=" << endl;
		return *this;
	}
};

int main()
{
	myint a;
	a = 20;
	return 0;
}

输出为：

可以看出，此时根本没有调用与右值匹配的构造函数。

而如果我们在外部实现重载=，这个函数是友元函数，它并不属于类。

当程序执行到a=20，类中若有匹配的构造函数，且外部友元函数也匹配，这时候就会出现二义性。无法判断应该调用哪一个函数。

另外，对于[]举例说明：

假设我们采用采用友元函数实现，并如下设置形参顺序：

char operator[](int idx, mys& Mys)

那么我们显然调用时要写成下面这样的语句：

char temp = 1[Mys];

这显然是不合适的，因此$C++$规定其重载只能用成员函数实现。
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$Eg5:$实现自定义myint类型到int类型的转换。

class myint
{
	int x;
public:
	myint(int x) 
	{
		this->x = x; 
		cout << "myint constructor" << endl;
	}

	//对象强制转换为一般类型
	operator int()
	{
		return x;
	}
};

int main()
{
	myint m(9);
	cout << (int)m << endl;
}

（3）无法重载的运算符

运算符	含义
:	成员运算符
.*	成员指针运算符
::	作用域解析运算符
?::	三目运算符
sizeof	求字节运算符
const_cast	强制类型转换运算符