C++运算符重载——重载二元运算符

1、重载二元操作符的方法

二元运算符又称为双目运算符，即需要2个操作数的运算符，例如 + - * / 等。

运算符重载可以分为3种方式：类的非静态成员函数、类的友元函数、普通函数。

例如有 2 个操作数 a 和 b，二元运算符 ? (表示一个二元运算符)，a ? b 的操作会被解释为下面2种形式之一 

//a ? b
a.operator?(b);    //类的非静态成员函数
operator？(a, b);  //友元函数 和 普通函数

 第一种形式是运算符被重载为类的非静态成员函数，

这种方式要求运算符左边的的操作数(即第一个操作数a)必须是一个对象，operator？是这个对象的非静态成员函数

并且只能有一个参数。

 

第二种形式是运算符被重载为类的友元函数 或 普通函数，

这种方式需要2个参数，

重载为 类的友元函数 和 普通函数的区别是 类的友元函数可以直接访问类的私有成员，而普通函数不可以。

 

2、应用举例(对象 ? 对象)

下例中有3个complex类 ComplexA、ComplexB 和 ComplexC，3个类都重载了加减乘除 运算符。

其中ComplexA使用类的非静态成员函数方式重载，ComplexB使用类的友元函数方式重载，ComplexC使用普通函数方式重载。

需要注意的是复数的加减乘除运算的算法是有问题的，只是一个说明重载方法的例子,

另外重载函数的参数最好使用const关键字限定，至于返回值是否用const限定，需要取决于你的设计,比如允许C3 = ++(C1+C2)这种情况,就不能用cosnt限定。

至于不同类型的对象间的操作，通常是没有意义的。

#include <iostream>
using namespace std;

class ComplexA
{
public:
    //默认构造函数（Default constructor）
    ComplexA(){cout<<"Default Constructor"<<endl;}
    //带参数的构造函数(The constructor with parameters)
    ComplexA(double re, double im):real(re),image(im){cout<<"Parameter Constructor"<<endl;}
    //拷贝构造函数（Copy constructor）
    ComplexA(const ComplexA& ref){real = ref.real; image = ref.image; cout<<"Copy Constructor"<<endl;}
    //析构函数(destructor)
    ~ComplexA(){cout<<"Destructor"<<endl;}

    //Operator Overload ： +
    ComplexA operator+(ComplexA& ref)
    {
        return ComplexA(real + ref.real, image + ref.image);
    }

    //Operator Overload ： -
    ComplexA operator-(ComplexA& ref)
    {
        return ComplexA(real - ref.real, image - ref.image);
    }

    //Operator Overload ： *
    ComplexA operator*(ComplexA& ref)
    {
        return ComplexA(real * ref.real, image * ref.image);
    }

    //Operator Overload ： /
    ComplexA operator/(ComplexA& ref)
    {
        return ComplexA(real / ref.real, image / ref.image);
    }

    //display
    void display(void){cout<<real<<"+"<<image<<"i"<<endl;}
private:
    double real;    //复数的实部
    double image;   //复数的虚部
};

class ComplexB
{
public:
    //默认构造函数（Default constructor）
    ComplexB(){cout<<"Default Constructor"<<endl;}
    //带参数的构造函数(The constructor with parameters)
    ComplexB(double re, double im):real(re),image(im){cout<<"Parameter Constructor"<<endl;}
    //拷贝构造函数（Copy constructor）
    ComplexB(const ComplexB& ref){real = ref.real; image = ref.image; cout<<"Copy Constructor"<<endl;}
    //析构函数(destructor)
    ~ComplexB(){cout<<"Destructor"<<endl;}

    //Operator Overload ： +
    friend ComplexB operator+(ComplexB& ref1, ComplexB& ref2)
    {
        return ComplexB(ref1.real + ref2.real, ref1.image + ref2.image);
    }

    //Operator Overload ： -
    friend ComplexB operator-(ComplexB& ref1, ComplexB& ref2)
    {
        return ComplexB(ref1.real - ref2.real, ref1.image - ref2.image);
    }

    //Operator Overload ： *
    friend ComplexB operator*(ComplexB& ref1, ComplexB& ref2)
    {
        return ComplexB(ref1.real * ref2.real, ref1.image * ref2.image);
    }

    //Operator Overload ： /
    friend ComplexB operator/(ComplexB& ref1, ComplexB& ref2)
    {
        return ComplexB(ref1.real / ref2.real, ref1.image / ref2.image);
    }

    //display
    void display(void){cout<<real<<"+"<<image<<"i"<<endl;}
private:
    double real;    //复数的实部
    double image;   //复数的虚部
};


class ComplexC
{
public:
    //默认构造函数（Default constructor）
    ComplexC(){cout<<"Default Constructor"<<endl;}
    //带参数的构造函数(The constructor with parameters)
    ComplexC(double re, double im):real(re),image(im){cout<<"Parameter Constructor"<<endl;}
    //拷贝构造函数（Copy constructor）
    ComplexC(const ComplexC& ref){real = ref.real; image = ref.image; cout<<"Copy Constructor"<<endl;}
    //析构函数(destructor)
    ~ComplexC(){cout<<"Destructor"<<endl;}

    //Get Data
    double GetReal(void){return real;}
    double GetImage(void){return image;}

　　//display
    void display(void){cout<<real<<"+"<<image<<"i"<<endl;}
private:
    double real;    //复数的实部
    double image;   //复数的虚部
};

//Operator Overload ： +
ComplexC operator+(ComplexC& ref1, ComplexC& ref2)
{
    return ComplexC(ref1.GetReal() + ref2.GetReal(), ref1.GetImage() + ref2.GetImage());
}

//Operator Overload ： -
ComplexC operator-(ComplexC& ref1, ComplexC& ref2)
{
    return ComplexC(ref1.GetReal() - ref2.GetReal(), ref1.GetImage() - ref2.GetImage());
}

//Operator Overload ： *
ComplexC operator*(ComplexC& ref1, ComplexC& ref2)
{
    return ComplexC(ref1.GetReal() * ref2.GetReal(), ref1.GetImage() * ref2.GetImage());
}

//Operator Overload ： /
ComplexC operator/(ComplexC& ref1, ComplexC& ref2)
{
    return ComplexC(ref1.GetReal() / ref2.GetReal(), ref1.GetImage() / ref2.GetImage());
}

int main(void)
{
    ComplexA C1(2,4), C2(1, 2), C3;
    C3 = C1 + C2; C3.display();
    C3 = C1 - C2; C3.display();
    C3 = C1 * C2; C3.display();
    C3 = C1 / C2; C3.display();
    cout <<"--------------------------------------"<<endl;
    ComplexB C4(2,4), C5(1, 2), C6;
    C6 = C4 + C5; C6.display();
    C6 = C4 - C5; C6.display();
    C6 = C4 * C5; C6.display();
    C6 = C4 / C5; C6.display();
    cout <<"--------------------------------------"<<endl;
    ComplexC C7(2,4), C8(1, 2), C9;
    C9 = C7 + C8; C9.display();
    C9 = C7 - C8; C9.display();
    C9 = C7 * C8; C9.display();
    C9 = C7 / C8; C9.display();
    return 0;
}

 3、应用举例(对象 ? 基本数据类型 or 基本数据类型 ? 对象)

上面的例子中是对象 和 对象之间的运算符重载，如果需要一个是对象 + char/int/float/double，或者反过来 char/int/float/double + 对象，这时上面的程序的重载方式就不适用了。

需要定义新的重载，如下列程序所示。

 

#include <iostream>
using namespace std;

class ComplexD
{
public:
    ComplexD(double re = 0, double im = 0):real(re),image(im){}

    ComplexD operator+(ComplexD& ref){return ComplexD(real+ref.real, image+ref.image);};
    ComplexD operator+(int a){cout<<"IN\t int \t\t";return ComplexD(real+a, image);};
    ComplexD operator+(double d){cout<<"IN\t double \t";return ComplexD(real+d, image);};
    ComplexD operator+(float f){cout<<"IN\t float \t\t";return ComplexD(real+f, image);};

    void display(void){cout<<real<<"+"<<image<<"i"<<endl;}
    double GetReal(void){return real;}
    double GetImage(void){return image;}
private:
    double real;
    double image;
};

ComplexD operator+(int a, ComplexD& ref){cout<<"OUT\t int \t\t";return ComplexD(ref.GetReal()+a, ref.GetImage());};
ComplexD operator+(double d, ComplexD& ref){cout<<"OUT\t double \t";return ComplexD(ref.GetReal()+d, ref.GetImage());};
ComplexD operator+(float f, ComplexD& ref){cout<<"OUT\t float \t\t";return ComplexD(ref.GetReal()+f, ref.GetImage());};

int main(void)
{
    ComplexD D1(2,4), D2;
    D2 = D1 + 2; D2.display();
    D2 = D1 + 2.1f; D2.display();
    D2 = D1 + 2.1; D2.display();

    D2 = 2 +D1; D2.display();
    D2 = 2.1f + D1; D2.display();
    D2 = 2.1 +D1; D2.display();

    return 0;
}