【C++从0到王者】第三站:类和对象(中)赋值运算符重载

简介: 【C++从0到王者】第三站:类和对象(中)赋值运算符重载

一、运算符重载

1.运算符重载的使用

当我们实现一个日期类的时候,我们有时候需要比较两个类的大小。我们可以写一个普通的函数去进行比较,但是这样比较繁琐,我们能否像内置类型那样只需要使用比较符号来进行判断呢?其实是可以的,C++为什么支持内置类型的比较呢?这是因为内置类型的都是祖师爷知道的,祖师爷知道他们如何进行比较,所以将内置类型的比较方法早已写入库中,而自定义类型祖师爷是不知道的,所以需要我们自己来实现,我们在实现的时候为了可以使用普通的比较符号,我们可以使用运算符重载

class Date
{
public:
  Date(int year = 2023, int month = 5, int day = 10)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
//private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
bool operator<(const Date& x1, const Date& x2)
{
  if (x1._year < x2._year)
  {
    return true;
  }
  else if (x1._year == x2._year && x1._month < x2._month)
  {
    return true;
  }
  else if (x1._year == x2._year && x1._month == x2._month && x1._day < x2._day)
  {
    return true;
  }
  return false;
}
int main()
{
  Date d1(2023, 5, 11);
  Date d2(2023, 5, 12);
  cout << (d1 < d2) << endl;
  cout << operator<(d1, d2) << endl;
  cout << (d2 < d1) << endl;
  cout << operator<(d2, d1) << endl;
  return 0;
}

像上面代码中的d1<d2事实上就被转化为了operator<(d1,d2),我们可以从指令的角度来进行观察:可以发现其实是一样的

但是上面的代码仍然不够完善,因为他是定义在类外的,必须将私有成员变量给变为公有的,如果想要使用私有的,有两种方案:1.使用友元,但是这样会破坏封装,2.直接定义在类内,这样的话我们需要注意一点的是,在内里的变量是有一个this指针的,所以我们的形参数其实是需要少一个的

bool operator<(const Date& x)
  {
    if (_year < x._year)
    {
      return true;
    }
    else if (_year == x._year && _month < x._month)
    {
      return true;
    }
    else if (_year == x._year && _month == x._month && _day < x._day)
    {
      return true;
    }
    return false;
  }

这时候他就是这样的等价了

2.运算符重载的注意事项

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载,运算符重载是具有特殊函数名的函数,也具有其返回值类型,函数名字以及参数列表,其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

函数名字为:关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型:返回值类型 operator操作符(参数列表)

  1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符:比如operator@
  2. 重载操作符必须有一个类类型参数
  3. 用于内置类型的运算符,其含义不能改变,例如:内置的整型+,不 能改变其含义
  4. 作为类成员函数重载时,其形参看起来比操作数数目少1,因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
  5. .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载
  6. 操作符是几个操作数,重载运算符函数就有几个参数

二、赋值运算符重载

1.复制拷贝与拷贝构造

首先我们需要搞清楚复制拷贝与拷贝构造的区别:

  • 拷贝构造是使用一个已经存在的对象去初始化另外一个对象
  • 复制拷贝是已经存在的两个对象进行的复制拷贝

2.赋值运算符重载的格式

  • 参数类型:const T&,传递引用可以提高传参效率
  • 返回值类型:T&,返回引用可以提高返回的效率,有返回值目的是为了支持连续赋值
  • 检测是否自己给自己赋值
  • 返回*this :要复合连续赋值的含义

3.赋值运算符重载的实现

Date operator=(const Date& x)
  {
    _year = x._year;
    _month = x._month;
    _day = x._day;
    return *this;
  }

如上是复制运算符重载的实现,这里我们需要注意的是,我们需要传一个返回值,这是为了满足连续赋值的场景。

但是还需要注意的是,我们这里的是传值返回,传值返回的过程会产生一个临时变量,这个临时变量就会调用拷贝构造函数去构造这个临时变量。然后在将临时变量的数据交给变量

但是这样的话代价太大了,因为需要调用拷贝构造,我们注意到*this出了这个赋值运算符重载函数还在,所以我们可以使用传引用返回,这样就减少了拷贝构造的代价了

Date& operator=(const Date& x)
  {
    cout << "Date operator=(const Date& x)" << endl;
    _year = x._year;
    _month = x._month;
    _day = x._day;
    return *this;
  }

有时候,为了防止我们写出的d1=d1这样的代码,我们可以进行这样的优化

Date& operator=(const Date& x)
  {
    cout << "Date operator=(const Date& x)" << endl;
    if (this != &x)
    {
      _year = x._year;
      _month = x._month;
      _day = x._day;
    }
    return *this;
  }

或许可能会认为这里有点作用,但不大,只是起了优化的作用而已,其实不是这样的,这是因为日期类只涉及到浅拷贝,如果涉及到深拷贝的话,就会出现内存泄漏了。所以是非常有必要这样写的

4.赋值运算符重载的注意事项

  1. 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

因为他是默认成员函数,自己在类中不写,编译器会自己生成,就会产生冲突

  1. 用户没有显式实现时,编译器会生成一个默认赋值运算符重载,以值的方式逐字节拷贝。注意:内置类型成员变量是直接赋值的,而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值

默认生成的赋值运算符重载与拷贝构造的行为一样:

  • 内置类型成员 --值拷贝/浅拷贝
  • 自定义类型成员调用它的赋值重载

所以我们就可以看出来,Date类和MyQueue类是不需要自己写赋值重载的,而Stack是需要写的,因为默认生成的是浅拷贝


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