C++学习26 运算符重载的概念和语法

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,"+"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++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,用"+"号实现了复数的加法运算:

#include <iostream>
using namespace std;
class complex{
private:
    double real;  //实部
    double imag;  //虚部
public:
    complex(): real(0.0), imag(0.0){ }
    complex(double a, double b): real(a), imag(b){ }
    complex operator+(const complex & A)const;
    void display()const;
};
//运算符重载
complex complex::operator+(const complex & A)const{
    complex B;
    B.real = real + A.real;
    B.imag = imag + A.imag;
    return B;
}
void complex::display()const{
    cout<<real<<" + "<<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;
}

上面的代码定义了一个复数类,real 表示实部,imag 表示虚部,第11行声明了运算符重载,第16行进行了定义。认真观察这两行代码,可以发现和函数重载非常类似。

运算符重载的方式就是定义一个函数,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定义实现的,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:
}

operator 是关键字,专门用于定义重载运算符的函数。例如,要在全局范围内重载"+",实现复数加法运算,可以这样来定义:

complex operator+(const complex &A, const complex &B){
    complex C;
    C.real = A.real + B.real;
    C.imag = A.imag + B.imag;
    return C;
}

细心观察就可以发现,函数名由 operator 和操作符组成,上面的”operator+“就是函数名。重载运算符的函数除了函数名有特定的格式,其他地方和普通函数没有区别。

上面的例子中,我们在类 Complex 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)是一个 Complex 对象,就会调用运算符重载函数,该语句会被转换为:

c1.operator+(c2);

很明显是一个函数调用。

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(real+A.real, imag+A.imag);
}

return 语句中的complex(real+A.real, imag+A.imag)会创建一个临时对象,它没有对象名,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。

虽然重载运算符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,使之能用于类对象。

重载运算符的规则

C++对运算符重载做了诸多的限制。

1) 首先,并不是所有的运算符都可以重载。能够重载的运算符包括:
+  -  *  /  %  ^  &  |  ~  !  =  <  >  +=  -=  *=  /=  %=  ^=  &=  |=
<<  >>  <<=  >>=  ==  !=  <=  >=  &&  ||  ++  --  ,  ->*  ->  ()  []
new  new[]  delete  delete[]

上述操作符中,[] 是下标操作符,() 是函数调用操作符。自增自减操作符的前置和后置形式都可以重载。长度运算符”sizeof“、条件运算符”: ?“、成员选择符”.“、对象选择符”.*“和域解析操作符”::“不能被重载。

上述操作符中,[] 是下标操作符,() 是函数调用操作符。自增自减操作符的前置和后置形式都可以重载。长度运算符”sizeof“、条件运算符”: ?“、成员选择符”.“、对象选择符”.*“和域解析操作符”::“不能被重载。

2) 重载不能改变运算符的优先级和结合性。假设上一节的 complex 类中重载了"+"号和"*"号,那么下面代码中:

int main(){
    complex c1,c2,c3,c4;
    c4 = c1 + c2 * c3;
    return 0;
}

c4 = c1 + c2 * c3;语句等同于c4 = c1 + ( c2 * c3 ) ;,乘法的优先级仍然高于加法,而且它们也仍然是二元运算符。

3) 重载不会改变运算符的用法,例如"+"号总是出现在两个操作数之间,重载后也必须如此。

4) 重载运算符的函数不能有默认的参数,否则就改变了运算符操作数的个数,这显然是错误的。

posted on 2016-08-31 17:12  白宫飘红旗  阅读(407)  评论(0编辑  收藏  举报