c++运算符重载

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

运算符重载不是自动的，必须定义运算符重载函数来描述所需要的功能。通过像往常那样编写非static成员函数定义或者非成员函数定义就可以实现运算符重载，只不过现在的函数名是关键字operator后接重载的运算符。
例如，函数名operator +用于重载某些类(如 enum)的加法运算符( +)。如果以成员函数方式重载运算符,那么这样的成员函数必须是非static的，因为它们必须由该类的对象调用,并作用在这个对象上。

不能被重载的运算符

.（成员访问运算符）  .*（成员指针访问运算符）
:: （域运算符）      ?:（条件运算符）

运算符重载的规则和限制

• 一个运算符的优先级不能被重载改变。
• 运算符的结合性不能被重载改变
• 你不能改变运算符的“元数”(即运算符所需要的操作数的数目)
• 不能创造新的运算符
• 运算符作用在基本类型上的方式不能被运算符重载改变
• 关系运算符，如＋和 +=，必须被单独重载
• 当重载()、[ ]、->或任何赋值操作符时，运算符重载函数必须被声明为类成员

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一、重载二元运算符

二元运算符可以重载为带有一个参数的非static成员函数，或者两个参数(其中一个必须是类的对象或者是类对象的引用)的非成员函数。一个非成员运算符函数因为性能原因经常被声明为类的友元。

1. 作为成员函数的二元重载运算符

当二元运算符“x”重载为类的带有一个参数的非 static成员函数时，如果y和z是类的对象,那么y x z就会被处理成y. operator x (z)，调用声明如下的operator x 成员函数:
class 类名
{
public:
bool operator x ( const 类名 & ) const;
};

仅当左操作数是该类的对象且重载函数是一个成员时，二元运算符的重载函数才能作为成员函数。

2.作为非成员函数的二元重载运算符

作为非成员函数，二元运算符 “ x " 必须带有两个参数,其中一个参数必须是与重载运算符有关系的类对象或者是类对象的引用。如果y和z是类对象或者是类对象的引用,那么y x z就会被处理成operator 运算符 (y, z)，调用声明如下的函数operator 运算符 :
boo1 operator 运算符 ( const 类名 &，const 类名 & );

二、重载一元运算符

类的一元运算符可以重载为不带参数的非 static成员函数或者带有一个参数的非成员函数，且参数必须是该类的对象或者是该类对象的引用。实现重载运算符的成员函数必须是非 static的，这样它们可以访问该类每个对象中的非static数据。

1.作为成员函数的一元重载运算符

考虑重载一元运算符“!”。我们来看一下表达式 !s，其中s是个String类对象。当一元运算符(如“!")重载成不带参数的成员函数且编译器遇到表达式 !s 时,编译器就会生成函数调用 s. operator!()。操作数 s 就是调用String类成员函数 operator! 的类对象。该函数声明如下:
class String
{
public:
bool operator! () const;
}

2.作为非成员函数的一元重载运算符

!这样的一元运算符可以重载为带有一个参数的非成员函数。如果s是String类的一个对象(或者是String类对象的一个引用)，那么 !s 就会处理为operator! (s)，调用如下声明的非成员函数operator! :
bool operator! ( const String & );

3、重载一元前置与后置运算符：++和- -

为了使重载自增运算符既支持前置的用法又支持后置的用法，每个重载的运算符函数都必须拥有各自明显的特征，这样编译器才能确定要用的是哪种++形式。前置形式的重载方式与任何其他前置的一元运算符的重载方式完全相同。

1. 重载前置的自增运算符

重载前置的自增运算符假设我们想把类Date对象dl的天数加1。当编译器遇到前置自增运算的表达式++d1时,它会产生下列成员函数调用:
d1.operator++()
这个运算符函数的原型是:
Date &operator++();
如果以非成员函数实现前置的自增运算符,那么当编译器遇到表达式++d1 时,将产生如下的函数调用:
operator++(d1 )
这个非成员运算符函数的原型将在Date类中声明为:
Date &operator++( Date & );

2. 重载后置的自增运算符

重载后置的自增运算符提出了一个挑战，因为编译器必须能够识别出重载的前置和后置自增运算符函数各自的特征。C++中采用的约定是:当编译器遇到后置自增运算的表达式d1 ++时，它会产生如下的成员函数调用:
d1.operator++(0)
这个函数的原型是:
Date operator++( int )
实参0纯粹是个“哑值”，它使编译器能够区分前置的和后置的自增运算符函数。相似的语法也在前置与后置自减运算符函数中被使用。
如果以非成员函数实现后置的自增运算，那么当编译器遇到表达式d1 ++时，会产生如下的函数调用:
operator++( d1，0)这个函数的原型应是:
Date operator++( Date &，int );
同样，这里的参数0是编译器用来区分以非成员函数实现的前置和后置自增运算符的。请注意，后置的自增运算符按值返回Date对象，而前置的自增运算符按引用返回Date对象。这是因为在进行自增前，后置的自增运算符通常先返回一个包含对象原始值的临时对象。C++将这样的对象作为右值，使其不能用在赋值运算符的左侧。前置的自增运算符返回实际自增后的具有新值的对象。这种对象在连续的表达式中可以作为左值使用。

三、运算符作为成员函数和非成员函数的比较

当运算符函数作为成员函数实现时，最左边(或者只有最左边)的操作数必须是包含运算符类的一个类对象(或者是对该类对象的一个引用)。如果左操作数必须是一个不同类的对象或者是一个基本类型对象，那么该运算符函数必须作为非成员函数来实现。如果非成员运算符函数必须直接访问类的private或protected 成员,那么该函数可以指定成该类的友元函数。
一个特定类的运算符成员函数仅在下面两种情形下(由编译器隐式地)调用:

• 当二元运算符的左操作数的确是该类的对象时
• 当一元运算符唯一的操作数是该类的对象时