C++编程语言中重载运算符(operator)介绍「建议收藏」

C++编程语言中重载运算符(operator)介绍「建议收藏」本文主要介绍在C++编程语言中使用关键字operator重载运算符(也称“重载操作符”)的相关知识,同时通过示例代码介绍使用关键字operator重载运算符的具体方法。1概述1.1Whatoperator是C++的一个关键字,它和运算符(如=)一起使用,表示一个运算符重载函数,在理解时可将operator和待重载的运算符整体(如operator=)视为一个函数名。使用operator重载运算符,是C++扩展运算符功能的方法。使用operator扩展运

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本文主要介绍在 C++ 编程语言中使用关键字 operator 重载运算符(也称“重载操作符”)的相关知识,同时通过示例代码介绍使用关键字 operator 重载运算符的具体方法。

1 概述

1.1 What

operator 是 C++ 的一个关键字,它和运算符(如 =)一起使用,表示一个运算符重载函数,在理解时可将 operator 和待重载的运算符整体(如 operator=)视为一个函数名。

使用 operator 重载运算符,是 C++ 扩展运算符功能的方法。使用 operator 扩展运算符功能的原因如下:

  • 使重载后的运算符的使用方法与重载前一致;
  • 扩展运算符的功能只能通过函数的方式实现。(实际上,C++ 中各种“功能”都是通过函数实现的)

1.2 Why

C++ 提供的运算符,通常只支持对于基本数据类型和标准库中提供的类进行操作,而对于用户自己定义的类,如果想要通过这些运算符实现一些基本操作(如比较大小、判断是否相等),就需要用户自己来定义这个运算符的具体实现了。

例如,我们设计了一个名为“person”的类,现在要判断 person 类的两个对象 p1 和 p2 是否一样相等,比较规则是比较对象的年龄(person 类的数据成员“age”)大小。那么,在设计 person 类的时候,就可以通过针对运算符“==”进行重载,来使运算符“==”具有比较对象 p1 和 p2 的能力(实际上比较的内容是 person 类中的数据成员“age”)。

上面描述的对运算符“==”进行重载,之所以叫“重载”,是由于编译器在实现运算符“==”功能的时候,已经针对这个运算符提供了对于一些基本数据类型的操作支持,只不过现在该运算符所操作的内容变成了我们自定义的数据类型(如 class),而在默认情况下,该运算符是不能对我们自定义的数据类型进行操作的。因此,就需要我们通过对该运算符进行重载,给出该运算符操作我们自定义的数据类型的方法,从而达到使用该运算符对我们自定义的数据类型进行运算的目的。

1.3 How

实现运算符重载的方式通常有以下两种:

  • 运算符重载实现为类的成员函数;
  • 运算符重载实现为非类的成员函数(即全局函数)。

1.3.1 运算符重载实现为类的成员函数

在类体中声明(定义)需要重载的运算符,声明方式跟普通的成员函数一样,只不过运算符重载函数的名字是“operator紧跟一个 C++ 预定义的操作符”,示例用法如下(person 是我们定义的类):

    bool operator==(const person& ps)
    {
        if (this->age == ps.age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

示例代码内容如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class person
{
private:
    int age;
public:
    person(int nAge)
    {
        this->age = nAge;
    }

    bool operator==(const person& ps)
    {
        if (this->age == ps.age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
};

int main()
{
    person p1(10);
    person p2(10);
    
    if (p1 == p2)
    {
        cout << "p1 is equal with p2." << endl;

    }
    else
    {
        cout << "p1 is not equal with p2." << endl;
    }
    
    return 0;
}

编译并运行上述代码,结果如下:

C++编程语言中重载运算符(operator)介绍「建议收藏」

通过上述结果能够知道:因为运算符重载函数“operator==”是 person 类的一个成员函数,所以对象 p1、p2 都可以调用该函数。其中的 if (p1 == p2) 语句,相当于对象 p1 调用函数“operator==”,把对象 p2 作为一个参数传递给该函数,从而实现了两个对象的比较。

1.3.2 运算符重载实现为非类的成员函数(即全局函数)

对于全局重载运算符,代表左操作数的参数必须被显式指定。

示例代码如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class person
{
public:
    int age;
};

// 左操作数的类型必须被显式指定
// 此处指定的类型为person类
bool operator==(person const& p1 ,person const& p2)
{
    if (p1.age == p2.age)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

int main()
{
    person p1;
    person p2;
    p1.age = 18;
    p2.age = 18;

    if (p1 == p2)
    {
        cout << "p1 is equal with p2." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1 is NOT equal with p2." << endl;
    }

    return 0;
}

编译并运行上述代码,结果如下:

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1.3.4 运算符重载的方式选择

可以根据以下因素,确定把一个运算符重载为类的成员函数还是全局函数:

  • 如果一个重载运算符是类的成员函数,那么只有当与它一起使用的左操作数是该类的对象时,该运算符才会被调用;而如果该运算符的左操作数确定为其他的类型,则运算符必须被重载为全局函数;
  • C++ 要求’=’、'[]’、'()’、’->’运算符必须被定义为类的成员函数,把这些运算符通过全局函数进行重载时会出现编译错误;
  • 如果有一个操作数是类类型(如 string 类),那么对于对称操作符(比如操作符“==”),最好通过全局函数的方式进行重载。

1.3.5 运算符重载的限制

实现运算符重载时,需要注意以下几点:

  • 重载后运算符的操作数至少有一个是用户定义的类型;
  • 不能违反运算符原来的语法规则;
  • 不能创建新的运算符;
  • 有一些运算符是不能重载的,如“sizeof”;
  • =、()、[]、-> 操作符只能被类的成员函数重载。

1.3.6 运算符重载的详细用法

  • 赋值运算符的重载函数(operator=),请点击此处
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