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广州C++培训班教你C++运算符重载的概念和语法

  • 时间:2016-09-28
  • 发布:广州C++培训
  • 来源:C语言论坛

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,广州达内在上几个章节中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。

下面广州达内C++培训班截取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;
    }

运行结果:

6.7 + 9.5i

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。

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。

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