C++运算符重载的操作详解+示例

文章目录

• operator+/- 的操作及注意
• operator+= 的操作及注意
• ++自增操作
• 输入输出重载
• 其他重载
• • ==和!=
  • [] () 运算符.....
• 完整操作

我们以一个类作为示例来说明：

class Point{
public:
	Point() = default;
	Point(const int& m_x, const int& m_y) :m_x(m_x), m_y(m_y) {}
	Point(const Point& other)	//拷贝构造
	{
		this->m_x = other.m_x;
		this->m_y = other.m_y;
	}
private:
	int m_x;
	int m_y;
};
 

operator+/- 的操作及注意

重载加运算符，貌似很简单，因为像是普通对象一样：

int a=b+c;

我们只需要返回一个b+c的临时对象就好了：

Point operator+(Point other){
	return Point(m_x + other.m_x, m_y + other.m_y);
}

我们确实可以完成 + 的操作：

Point p1{ 20,30 };
Point p2{ 30,40 };
Point p3 = p1 + p2;

但是，请注意运算符的规则，例如，像这样：

int a,b,c;
(a+b)=10;	//ERROR
 
Point p1{ 20,30 };
Point p2{ 30,40 };
(p1+p2)=Point(50,60);	//OK  因为我们+会返回一个普通对象，然后再使用对象的赋值，但是这不符合常理

我们无法完成int类型的先加再赋值的操作，所以我们重载的加运算符也应该满足这一点：

---

正确：

const Point operator+(const Point& other)const 
{
	return Point(m_x + other.m_x, m_y + other.m_y);
}

注意点：

• 要符合普通的加法的常理，即不能把相加的返回值当作左值，所以要使用const对象作为返回值。
• 我们要加上const限定符，标记此函数为const成员函数。因为：只有const对象才能调用const成员函数，例如： Point p3=p1+p2+p0 （允许多次相加）
• 将函数写作const引用类型，防止拷贝的产生。

同理：重载的 - 减运算符和+运算符一样，具有相同的道理：

const Point operator-(const Point& other)const
{
	return Point(m_x - other.m_x, m_y - other.m_y);
}
 
Point p1{ 20,30 };
Point p2{ 30,40 };
Point p3;
p3 = p1 - p2 - Point(5, 5);	// （-15，-15）

operator+= 的操作及注意

我们一开始的写法：

void operator+=(Point other)
{
	m_x += other.m_x;
	m_y += other.m_y;
}

直接把相对应的成员变量与other的变量相加，确实，这可以完成最简单的+=操作：

Point p1(10,20)
p1 += Point(10, 10);	//20 30

但是当我们想一下，我们的int变量+=的规则：

int a = 0;		
(a += 4) = 10;	//  OK:   a=10	

把a+=4的返回值（a本身）再赋值为一个值10，这是可以完成的，但是我们重载的+=可以吗？

(p1 += p2) = p3;		//ERROR 

很显然，不可以，我们的返回值为void，无法进行上面的操作。

---

正确：

Point& operator+=(const Point& other)
{
	m_x += other.m_x;
	m_y += other.m_y;
	return *this;
}
int main(){
	Point p1{ 20,30 };
	Point p2{ 30,40 };
	p1+=Point(10);		//p1=(30,40)
	(p1 += p2) = p2;	//p1= p2=(30,40)
	return 0;
}

注意点：

• 函数返回*this的成员对象，并且我们要返回引用，这样我们就可以完成两个值+=，之后再次赋值，或者多次+=的操作了。
• 函数参数使用const引用，防止不必要的拷贝。

同理：我们的-= 运算符也应该完成一样的操作，并且具有相同规则：

Point& operator-=(const Point& other)
{
	m_x -= other.m_x;
	m_y -= other.m_y;
	return *this;
}

---

++自增操作

我们都知道，自增，分为前置和后置。

int a=10,b;
b=a++;
b=++a;

前置++：先自增，再赋值
后置++：先赋值，再自增

我们如何区分前置和后置的++呢？ 我们使用一个int放在括号里，标记他为一个后置的++

//前置++
Point& operator++()
{
	m_x++;
	m_y++;
	return *this;
}
//后置++
Point& operator++(int)
{
	Point temp = *this;
	m_x++;
	m_y++;
	return temp;
}
int main(){
	Point p1{ 20,30 };
	Point p2{ 30,40 };
	++p1;		//无参数
	p1++;		//参数标记为int
	return 0;
}

注意点

• 我们要返回对象的引用，因为我们的普通的++允许我们在++后再进行其他的操作，如相加…
• 前置++不带任何参数；后置++设置一个标记int，表示为后置的
• 后置的++的函数体： 一个temp保存当前时刻的对象值，相加后，返回保存的临时值。

同理， --的前置和后置写法，完全一致：

//前置--
Point& operator--()
{
	m_x--;
	m_y--;
	return *this;
}
//后置--
Point& operator--(int)
{
	Point temp = *this;
	m_x--;
	m_y--;
	return temp;
}

在这里，不多描述。。。

输入输出重载

friend ostream& operator<<(ostream& cout, const Point& other)
{
	cout << "(" << other.m_x << "," << other.m_y << ")";
	return cout;
}
friend istream& operator>>(istream& cin, Point& other)
{
	cin >> other.m_x >> other.m_y;
	return cin;
}

注意：

• 输出的重载<< 需要设定为友元函数，因为它接受两个参数，一个ostream表示输出，一个istream表示输入
• 重载输出<<中需要指定other为const引用，因为输出并不改变原来的对象的值。
• 重载输入>>中需要指定other为非const引用，因为输入会改变原来的对象的值。
• 记得返回每次的cout和cin，以便可以进行下一次连续的输入和输出，并且返回值为引用类型。

Point p1{ 20,30 };
Point p2{ 30,40 };
cout << p1 << endl;
cout << p2 << endl;

我们在函数中不要使用endl来换行，因为我们只负责输入和输出，并且不负责格式的变化，因此我们
在外面自己控制格式。

---

其他重载

==和!=

bool operator!=(const Point& other)
{
	return (m_x == other.m_x && m_y != other.m_y);
}
bool operator==(const Point& other)
{
	return (m_x == other.m_x && m_y == other.m_y);
}

[] () 运算符…

[] 运算符主要用于数组的访问：

class Foo
{
	int* arr;
public:
	Foo(int* arr):arr(arr){}
	~Foo() { delete[] arr; }
	int operator[](int i)
	{
		return arr[i];
	}
};
int main()
{
	Foo a(new int[4] {1, 2, 3, 4});
	cout << a[3] << endl;
 
	return 0;
}

()运算符的重载主要见于仿函数（函数对象）

class Abc{
public:
	bool operator()(int a)
	{
		return a % 2;		//奇数判断条件
	}
};
int main(){
	vector<int> my{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	vector<int> temp(my.size());
	auto it=copy_if(my.begin(), my.end(), temp.begin(), Abc());
	temp.resize(distance(temp.begin(), it));
	for (auto& x : temp)
	{
		cout << x << " ";
	}
	return 0;
}

把容器中所有的奇数复制到另一个另一个容器中。

完整操作

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class Point
{
public:
	Point() = default;
	Point(const int& m_x, const int& m_y) :m_x(m_x), m_y(m_y) {}
	Point(const Point& other)
	{
		this->m_x = other.m_x;
		this->m_y = other.m_y;
	}
 
	// + 
	const Point operator+(const Point& other)const 
	{
		return Point(m_x + other.m_x, m_y + other.m_y);
	}
	const Point operator-(const Point& other)const
	{
		return Point(m_x - other.m_x, m_y - other.m_y);
	}
	Point& operator+=(const Point& other)
	{
		m_x += other.m_x;
		m_y += other.m_y;
		return *this;
	}
	Point& operator-=(const Point& other)
	{
		m_x -= other.m_x;
		m_y -= other.m_y;
		return *this;
	}
	//前置++
	Point& operator++()
	{
		m_x++;
		m_y++;
		return *this;
	}
	//后置++
	Point& operator++(int)
	{
		Point temp = *this;
		m_x++;
		m_y++;
		return temp;
	}
	//前置++
	Point& operator--()
	{
		m_x--;
		m_y--;
		return *this;
	}
	//后置++
	Point& operator--(int)
	{
		Point temp = *this;
		m_x--;
		m_y--;
		return temp;
	}
	bool operator!=(const Point& other)
	{
		return (m_x == other.m_x && m_y != other.m_y);
	}
	bool operator==(const Point& other)
	{
		return (m_x == other.m_x && m_y == other.m_y);
	}
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, const Point& other)
	{
		cout << "(" << other.m_x << "," << other.m_y << ")";
		return cout;
	}
	friend istream& operator>>(istream& cin, Point& other)
	{
		cin >> other.m_x >> other.m_y;
		return cin;
	}
private:
	int m_x;
	int m_y;
};
 
class Foo
{
	int* arr;
public:
	Foo(int* arr):arr(arr){}
	~Foo() { delete[] arr; }
	int operator[](int i)
	{
		return arr[i];
	}
};
 
class Abc
{
public:
	bool operator()(int a)
	{
		return a % 2;		//奇数判断条件
	}
};
int main1()
{
	Point p1{ 20,30 };
	Point p2{ 30,40 };
	//++p1;		//无参数
	//p1++;		//参数标记为int
	//--p1;
	//p1--;
	//Point p3 = p1 + p2 + Point(10, 20);
	//Point p4 = p1 - p2 - Point(5, 5);
	//p1 += Point(10, 10);	//30 40
	//p1 -= Point(10, 10);
	//(p1 += p2) = p3;
	//(p1 -= p2) = p4;
	//(p1 - p2) = Point(11, 20);	//同样和加法一样，不允许
	cout << p1 << endl;
	cout << p2 << endl;
	//cout << p3 << endl;
 
	return 0;
}
 
int main()
{
	Foo a(new int[4] {1, 2, 3, 4});
	cout << a[3] << endl;
 
	vector<int> my{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	vector<int> temp(my.size());
	auto it=copy_if(my.begin(), my.end(), temp.begin(), Abc());
	temp.resize(distance(temp.begin(), it));
	for (auto& x : temp)
	{
		cout << x << " ";
	}
	return 0;
}