玩转C++运算符重载

运算符重载语法：返回值类型  operator运算符(参数列表) {  代码逻辑。。。 }

C++中的运算符重载是通过函数来实现的，可以将重载的运算符看作是类成的一个成员函数，向普通函数一样调用。如重载String类的 + 运算符，调用的时候可以这样：

class {
   // .....
   String operator+(const String &str)
   { .... }
}

String str1 = "hello ";
String str2 = "cplusplus";
String str3 = str1.operator+(str2);

        从上述代码中可以看出，operator+就像是String类的一个函数，可以像普通函数一样调用，将要相加的字符串对象作为实参传递给函数即可。所以从这可以得出一个函数重载的步聚：（以上述+重载为例）

1、写出运算符的函数原型

str1.operator+(str2); 

从这可以得知，+ 需要两个操作数，str1和str2（即两个字符串对象），返回值类型为String对象（加法运算后的结果）。由于是作为类的成员函数重载，所以str1在进行 + 运算时作为this指针传给函数，函数只需要一个参数即可，即被相加的字符串对象str2。

2、写出函数声明

从函数原型可以得出函数声明：String operator+(const String &str);

3、实现函数细节

String String::operator+(const String &str)
{
    if (str.buff == nullptr)
    {
        return *this;
    }
    
    size_t totallen = str.len + this->len + 1;
    char *buff = new char[totallen];
    
    strcpy(buff, this->buff);
    strcat(buff, str.buff);
    
    String temp(buff);
    return temp;
}

下面这个示例重载了字符串操作的常用操作符：

//
//  String.h
//  C++运算符重载
//
//  Created by 杨信 on 14-5-8.
//  Copyright (c) 2014年 yangxin. All rights reserved.
//

#ifndef __C______String__
#define __C______String__

#include <iostream>

using namespace std;

class String
{
private:
    char *buff;
    size_t len;
    
public:
    String();
    
    // 用一个字符串初始化对象
    String(const char *buff);
    
    // 拷贝构造
    String(const String &str);
    
    // 析构
    ~String();
    
    // 设置字符串内容
    void setString(const char *buff);
    
    // 获取字符串的长度
    size_t length() const;
    
    // 获取字符串内容
    char * getStr() const;
    
    // 比较两个字符串是否相等
    bool operator==(String &str);
    
    // 比较两个字符串是否不相等
    bool operator!=(String &str);
    
    // 比较两个字符串的大小
    bool operator>(String &str);
    
    // 比较两个字符串的大小
    bool operator<(String &str);
    
    // 获取或修改字符串中的某一个字符
    char& operator[](int index);
    
    // 赋值构造函数
    String& operator=(const String &str);
    
    // 两个字符串相加
    String operator+(const String &str);
    
    // 字符串累加
    String& operator+=(const String &str);
    
    // 从输入流中获取字符串
    friend istream& operator>>(istream &input, String &str);
    
    // 将字符串输出到输出流
    friend ostream& operator<<(ostream &output, const String &str);
    
};

#endif /* defined(__C______String__) */

//
//  String.cpp
//  C++运算符重载
//
//  Created by 杨信 on 14-5-8.
//  Copyright (c) 2014年 yangxin. All rights reserved.
//

#include "String.h"
#include <string>
#include <cassert>
#include <cmath>

String::String()
{
    this->buff = nullptr;
    this->len = 0;
}

// 用一个字符串初始化对象
String::String(const char *buff):buff(nullptr), len(0)
{
    setString(buff);
}

// 拷贝构造
String::String(const String &str)
{
    setString(str.buff);
}

// 析构
String::~String()
{
    // 释放内存
    if (this->buff != nullptr)
    {
        delete[] buff;
        buff = nullptr;
        len = 0;
    }
}

void String::setString(const char *buff)
{
    if (buff == nullptr)
    {
        return;
    }
    
    if (this->buff != nullptr) {
        delete[] this->buff;
        this->buff = nullptr;
        this->len = 0;
    }
    
    size_t len = strlen(buff);
    this->buff = new char[len + 1];
    this->len = len;
    strcpy(this->buff, buff);
}

// 获取字符串的长度
size_t String::length() const
{
    return this->len;
}

// 获取字符串内容
char * String::getStr() const
{
    return this->buff;
}

// 获取或修改字符串中的某一个字符
char& String::operator[](int index)
{
    assert(index < this->len);
    
    return this->buff[index];
}

// 比较两个字符串是否相等
bool String::operator==(String &str)
{
    if (this->len != str.len)
    {
        return false;
    }
    
    for (int i = 0; i < this->len; ++i)
    {
        if (this->buff[i] != str[i])
        {
            return false;
        }
    }
    
    return true;
}

// 比较两个字符串是否不相等
bool String::operator!=(String &str)
{
    return !(*this == str);
}

// 比较两个字符串的大小
bool String::operator>(String &str)
{
    char *pstr = this->buff;
    char *pstr2 = str.buff;
    while (*pstr != '\0' && *pstr2 != '\0')
    {
        if (*pstr > *pstr2) {
            return true;
        }
        pstr++;
        pstr2++;
    }
    return false;
}

// 比较两个字符串的大小
bool String::operator<(String &str)
{
    return !(*this > str);
}

// 赋值构造函数
String& String::operator=(const String &str)
{
    setString(str.buff);
    
    return *this;
}

// 两个字符串相加
String String::operator+(const String &str)
{
    if (str.buff == nullptr)
    {
        return *this;
    }
    
    size_t totallen = str.len + this->len + 1;
    char *buff = new char[totallen];
    
    strcpy(buff, this->buff);
    strcat(buff, str.buff);
    
    String temp(buff);
    return temp;
}

// 字符串累加
String& String::operator+=(const String &str)
{
    if (str.buff == nullptr)
    {
        return *this;
    }
    
    // 创建一个临时缓冲区，存储对象本身的字符串和相加的字符串
    size_t len = this->len + str.length();
    char *temp = new char[len + 1];
    strcpy(temp, this->buff);
    strcat(temp, str.buff);
    
    // 设置新的字符串给对象本身
    setString(temp);
    
    return *this;
}

// 从输入流中获取字符串
istream& operator>>(istream &input, String &str)
{
    // 在堆区创建临时缓冲区，接收用户输入
    int size = 1024 * 10;
    char *tempbuff = new char[size];
    memset(tempbuff, 0, size);
    
    // 获取用户输入
    input.getline(tempbuff, size);
    
    // 将临时缓冲中的字符串保存到str对象的字符串缓冲区中
    str.setString(tempbuff);
    
    // 释放临时缓冲区数据
    delete[] tempbuff;
    tempbuff = nullptr;
    return input;
}

// 将字符串输出到输出流
ostream& operator<<(ostream &output, const String &str)
{
    output << str.getStr();
    return output;
}

// 测试用例
//
//  main.cpp
//  String(运算符重载)
//
//  Created by 杨信 on 14-5-8.
//  Copyright (c) 2014年 yangxin. All rights reserved.
//

#include <iostream>
#include "String.h"
#include <cmath>

using namespace std;


int main(int argc, const char * argv[])
{
   
    // 初始化
    String str1("helloz");
    String str2("helloz");
    
    // 获取字符中内容
    cout << str1.getStr() << endl;
    
    // 获取字符串的长度
    cout << "长度:" << str1.length() << endl;
    
    // 获取第字符串中的第一个字符
    cout << "第1个字符：" << str1[0] << endl;
    
    // 比较两个字符串是否相等，相等返回1，否则返回0
    bool isequal = str1 == str2;
    cout << isequal << endl;
    
    // 比较两个字符串的大小，str1大于str2返回1，否则返回0
    cout << (str1 > str2) << endl;
    
    // 修改字符串中的第2个字符为C
    String s = "Hello";
    s[1] = 'C';
    cout << s << endl;
    
    // 测试用一个字符串去初始化另外一个字符串
    String str3 = str2;
    cout << str3.getStr() << endl;
    String str4;
    str4 = str3;
    cout << str4.getStr() << endl;
    
    // 测试两个字符串相加
    String str5 = str1 + str2;
    cout << &str5 << endl;
    cout << str5.getStr() << endl;
    
    // 测试字符串连等
    String str6;
    String str7 = str6 = str5;
    cout << str6.getStr() << " | " << str7.getStr() << endl;
    
    // 测试字符串累加
    String str8 = "i love c++ ";
    str8 += "i love c ";
    cout << str8.getStr() << endl;
    
    // 从输入流读取字符串
    String str9;
    cout << "Please a string:";
    cin >> str9;
    
    // 将字符串输出到输出流
    cout << str9 << endl;
   
    return 0;
}

运算符重载注意事项：

• 友元函数重载运算符时需要传递所有操作数
• 成员函数重载，会将操作数本身做为this指针作为参数传入函数，如果是多元操作符，只需与它被操作的数传入函数即可
  

• = 号重载时，如果对象中有新分配内存的成员，要先delete，再new，如果要支持连等操作，需要返回对象本身的引用

• 函数返回值作左值时，返回值必须为引用
  

• 只有C++预定义的操作符集中的操作符才可以被重载（不能自己随便写一个操作符，如：+-）
• 重载操作符不能改变操作符的优先级，例如：先乘徐，后加减
• 重载操作符不能改变操作数的个数

以下几种运算符不能被重载：

•  .    ：成员选择运算符
• ::    ：作用域运算符
• *     ： 指针运算符
• #    ：预处理标志
• ?:   ：三目运算符，没有确定性，重载没有意义