C++ 类与对象(中)续

1.赋值运算符重载


1.1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。(注意:这里不是*,而是 .*

eg:我们来看一个日期比较的函数

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

	bool DateEqual(const Date& y)
	{
		return _year == y._year
			&& _month == y._month
			&& _day == y._day;
	}

	bool DateLess(const Date& y)
	{
		if (_year < y._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == y._year)
		{
			if (_month < y._month)
			{
				return true;
			}
			else if (_month == y._month)
			{
				return _day < y._day;
			}
		}

		return false;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2(2024, 1, 22);
	cout << d1.DateEqual(d2) << endl;
	cout << d2.DateLess(d1)  << endl;
}

我们这样写的日期比较函数可读性低,这是在我们有好好命名函数的情况下,若函数命名不规范,那么这段代码是可读性是非常低的,如果将它换成运算符的形式,那么可读性就会大大提升了,C++中使用关键字operator就可以做到了(operator加运算符做函数名),请看下面的代码。

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

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

	bool operator<(const Date& y)
	{
		if (_year < y._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == y._year)
		{
			if (_month < y._month)
			{
				return true;
			}
			else if (_month == y._month)
			{
				return _day < y._day;
			}
		}

		return false;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024, 1, 28);
	Date d2(2024, 2, 27);
	cout << d1.operator==(d2) << endl;
	cout << d1.operator<(d2) << endl;

	cout << (d1 == d2) << endl; 
	cout << (d1 < d2) << endl; 

	return 0;
}

上面两种调用方式都是可以的。

这里需要注意的是,成员函数是有一个隐含的this指针的,因此写在类里面的时候左参数是需要省去的,函数的左操作数是this,指向调用函数的对象。

如operator==(const Date& y)实际上是operator==(Date*this,const Date& y)。

当然,这里的operator也是可以写在全局的。

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

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}

这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的,那么问题来了,封装性如何保证?
这里其实可以用我们后面学习的友元解决,或者干脆重载成成员函数。


1.2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

我们来看一个例子:

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 2);
	Date d2;
	d2 = d1;
	d1.Print();
	d2.Print();
}

现在成功将d1赋值给了d2,再看下面一步的操作。

C++ 类与对象(中)续_第1张图片

我们发现,我们重载出来的“=”是不支持连续赋值的,这是因为我们没有返回值,运算符“=”是带返回值的,所以我们要将返回值带上。(注意:这里是返回this的地址,Date是传值,返回的就不是*this了,就是拷贝构造了,因此要加引用)(this!=&d,是防止自己给自己复制的,虽然也没有问题,但是没必要)

	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}

C++ 类与对象(中)续_第2张图片

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)
	{
		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和拷贝构造完成赋值。
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。


1.3前置++和后置++重载

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

	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		return *this;
	}

	Date operator++(int)
	{
		Date temp(*this);
		_day += 1;
		return temp;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
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;
}

 

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