1.运算符重载的需求
C++ 预定义的运算符,只能用于基本数据类型的运算:整型、实型、字符型、逻辑型等等,且不能用于对象的运算。但是我们有时候又很需要在对象之间能用运算符,那么这时我们就要重载运算符,使得运算符能用于对象之间的运算。
比如,在数学上,两个复数可以直接进行+、-等运算,但在C++中,直接将+或-用于复数对象是不允许的。有时会希望,让对象也能通过运算符进行运算。这样代码就更简洁,也容易理解。
例如:
complex_a 和 complex_b 是两个复数对象,求两个复数的和,希望的能直接写成:complex_a + complex_b
这时我们就需要对+
号运算符进行重载。
2.运算符重载的形式
运算符重载的实质就是函数重载,可以重载为普通函数,也可以重载为成员函数。运算符重载的基本形式如下:
返回值类型operator运算符(形参表)
{
...
}
下面举个例子,实现对复数对象的+
和-
运算符重载:
classComplex// 复数类
{
public:
// 构造函数,如果不传参数,默认把实部和虚部初始化为0
Complex(doubler=0.0, doublei=0.0):m_real(r),m_imag(i) { }
// 重载-号运算符,属于成员函数
Complexoperator-(constComplex&c)
{
// 返回一个临时对象
returnComplex(m_real-c.m_real, m_imag-c.m_imag);
}
// 打印复数
voidPrintComplex()
{
cout<<m_real<<","<<m_imag<<endl;
}
// 将重载+号的普通函数,定义成友元函数
// 目的是为了友元函数能访问对象的私有成员
friendComplexoperator+(constComplex&a, constComplex&b);
private:
doublem_real; // 实部的值
doublem_imag; // 虚部的值
};
// 重载+号运算符,属于普通函数,不是对象的成员函数
Complexoperator+(constComplex&a, constComplex&b)
{
// 返回一个临时对象
returnComplex(a.m_real+b.m_real, a.m_imag+b.m_imag);
}
intmain()
{
Complexa(2,2);
Complexb(1,1);
Complexc;
c=a+b; // 等价于c = operator+(a,b)
c.PrintComplex();
c=a-b; // 等价于 c = a.operator-(b)
c.PrintComplex();
return0;
}
输出结果:
3,3
1,1
从上面的例子中,我们可以知道重载为成员函数和普通函数的区别了:
- 重载为成员函数时,参数个数为运算符目数减一。如:
c = a - b;
等价于c = a.operator-(b)
- 重载为普通函数时,参数个数为运算符目数。如:
c = a + b;
等价于c = operator+(a,b)
在上面的代码中,我把重载+
号运算符的普通函数,在Complex
复数类中定义成了友元函数,目的是为了友元函数能访问对象的私有成员,否则会编译报错。
3.加减运算符的返回值和参数表
这里还有个值得思考的问题:
- 为什么重载-号和+号运算符函数的返回类型是
Complex
对象而不是Complex &
呢? - 为什么重载-号和+号的运算符函数的参数表是
const Complex & c
常引用类型而不是Complex c
呢?
// 重载-号运算符,属于成员函数
ComplexComplex::operator-(constComplex&c)
{
// 返回一个临时对象
returnComplex(m_real-c.m_real, m_imag-c.m_imag);
}
首先先说一下参数表为什么是const Complex & c
常引用类型,首先如果参数表如果普通的对象形式Complex c
,那么在入参的时候,就会调用默认的赋值(拷贝)构造函数,产生了一个临时对象,这会增大开销,所以就采用引用的方式,同时又为了防止引用的对象被修改,所以就定义成了const Complex & c
常引用类型。
再来说一下返回值为什么是普通Complex
对象,因为本次 - 号和 + 号运算符的函数执行之后,需要返回一个新的对象给到左值。