C++运算符重载基础教程
所谓重载,就是赋予新的含义。函数重载(Function Overloading)可以让一个函数名有多种功能,在不同情况下进行不同的操作。运算符重载(Operator Overloading)也是一个道理,同一个运算符可以有不同的功能。
实际上,我们已经在不知不觉中使用了运算符重载。例如,
C++ 也允许程序员自己重载运算符,这给我们带来了很大的便利。
下面的代码定义了一个复数类,通过运算符重载,可以用
6.7 + 9.5i
本例中义了一个复数类 complex,m_real 表示实部,m_imag 表示虚部,第 10 行声明了运算符重载,第 21 行进行了实现(定义)。认真观察这两行代码,可以发现运算符重载的形式与函数非常类似。
运算符重载其实就是定义一个函数,在函数体内实现想要的功能,当用到该运算符时,编译器会自动调用这个函数。也就是说,运算符重载是通过函数实现的,它本质上是函数重载。
运算符重载的格式为:
运算符重载函数除了函数名有特定的格式,其它地方和普通函数并没有区别。
上面的例子中,我们在 complex 类中重载了运算符
上面的运算符重载还可以有更加简练的定义形式:
当执行
实际上,我们已经在不知不觉中使用了运算符重载。例如,
+
号可以对不同类型(int、float 等)的数据进行加法操作;<<
既是位移运算符,又可以配合 cout 向控制台输出数据。C++ 本身已经对这些运算符进行了重载。C++ 也允许程序员自己重载运算符,这给我们带来了很大的便利。
下面的代码定义了一个复数类,通过运算符重载,可以用
+
号实现复数的加法运算:
#include <iostream> using namespace std; class complex{ public: complex(); complex(double real, double imag); public: //声明运算符重载 complex operator+(const complex &A) const; void display() const; private: double m_real; //实部 double m_imag; //虚部 }; complex::complex(): m_real(0.0), m_imag(0.0){ } complex::complex(double real, double imag): m_real(real), m_imag(imag){ } //实现运算符重载 complex complex::operator+(const complex &A) const{ complex B; B.m_real = this->m_real + A.m_real; B.m_imag = this->m_imag + A.m_imag; return B; } void complex::display() const{ cout<<m_real<<" + "<<m_imag<<"i"<<endl; } int main(){ complex c1(4.3, 5.8); complex c2(2.4, 3.7); complex c3; c3 = c1 + c2; c3.display(); return 0; }运行结果:
6.7 + 9.5i
本例中义了一个复数类 complex,m_real 表示实部,m_imag 表示虚部,第 10 行声明了运算符重载,第 21 行进行了实现(定义)。认真观察这两行代码,可以发现运算符重载的形式与函数非常类似。
运算符重载其实就是定义一个函数,在函数体内实现想要的功能,当用到该运算符时,编译器会自动调用这个函数。也就是说,运算符重载是通过函数实现的,它本质上是函数重载。
运算符重载的格式为:
返回值类型 operator 运算符名称 (形参表列){
//TODO:
}
//TODO:
}
operator
是关键字,专门用于定义重载运算符的函数。我们可以将operator 运算符名称
这一部分看做函数名,对于上面的代码,函数名就是operator+
。运算符重载函数除了函数名有特定的格式,其它地方和普通函数并没有区别。
上面的例子中,我们在 complex 类中重载了运算符
+
,该重载只对 complex 对象有效。当执行c3 = c1 + c2;
语句时,编译器检测到+
号左边(+
号具有左结合性,所以先检测左边)是一个 complex 对象,就会调用成员函数operator+()
,也就是转换为下面的形式:
c3 = c1.operator+(c2);
c1 是要调用函数的对象,c2 是函数的实参。上面的运算符重载还可以有更加简练的定义形式:
complex complex::operator+(const complex &A)const{ return complex(this->m_real + A.m_real, this->m_imag + A.m_imag); }return 语句中的
complex(this->m_real + A.m_real, this->m_imag + A.m_imag)
会创建一个临时对象,这个对象没有名称,是一个匿名对象。在创建临时对象过程中调用构造函数,return 语句将该临时对象作为函数返回值。
在全局范围内重载运算符
运算符重载函数不仅可以作为类的成员函数,还可以作为全局函数。更改上面的代码,在全局范围内重载+
,实现复数的加法运算:
#include <iostream> using namespace std; class complex{ public: complex(); complex(double real, double imag); public: void display() const; //声明为友元函数 friend complex operator+(const complex &A, const complex &B); private: double m_real; double m_imag; }; complex operator+(const complex &A, const complex &B); complex::complex(): m_real(0.0), m_imag(0.0){ } complex::complex(double real, double imag): m_real(real), m_imag(imag){ } void complex::display() const{ cout<<m_real<<" + "<<m_imag<<"i"<<endl; } //在全局范围内重载+ complex operator+(const complex &A, const complex &B){ complex C; C.m_real = A.m_real + B.m_real; C.m_imag = A.m_imag + B.m_imag; return C; } int main(){ complex c1(4.3, 5.8); complex c2(2.4, 3.7); complex c3; c3 = c1 + c2; c3.display(); return 0; }运算符重载函数不是 complex 类的成员函数,但是却用到了 complex 类的 private 成员变量,所以必须在 complex 类中将该函数声明为友元函数。
当执行
c3 = c1 + c2;
语句时,编译器检测到+
号两边都是 complex 对象,就会转换为类似下面的函数调用:
c3 = operator+(c1, c2);
小结
虽然运算符重载所实现的功能完全可以用函数替代,但运算符重载使得程序的书写更加人性化,易于阅读。运算符被重载后,原有的功能仍然保留,没有丧失或改变。通过运算符重载,扩大了C++已有运算符的功能,使之能用于对象。所有教程
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