学习记录——day41 运算符重载

运算符默认不支持自定义的类，但是可以通过运算符重载扩展运算符的属于范围

运算符重载，也是实现泛型编程的一种，能够实现“一符多用”，可以使用运算符重载来完成对象与对象之间的符号运算

注：运算符重载仅针对类对象不影响基础数据类型

一、运算符重载函数

1）函数名：统一为 operator# //这里的#表示要被重载的运算符

2）参数：根据运算符的功能和位置而定，

如：全局函数版双目运算符参数有两个，成员函数版双目运算符参数一个

全局函数版，单目运算符参数有一个，成员函数版单目运算符参数无

3> 返回值：根据实际情况而定

二、调用原则和调用机制

调用时机：当对象使用该运算符时，系统自动调用运算符重载函数

调用机制：左调右参原则，运算符左侧是函数的调用者，运算符右侧是函数的参数

例如：a = b; //a.operator=(b);

s1 + s2; //s1.operator+(s2);

下列以此类为例：

class Complax
{
private:
        int real; //实部
        int vir; //虚部
public:
         ......
};

三、算数运算符重载

1）种类：+、-、*、/、%

2）算术运算符属于双目运算符，格式：L # R; L表示左操作数，#表示运算符号，R表示右操作数

3）左操作（L）:既可以是左值也可以是右值

右操作数（R）:既可以是左值也可以是右值

运算结果：只能是右值

4）格式：

成员函数版：const 类名 operator#(const 类名 &R) const

解析：第一个const保护运算结果不被修改

第二个const保护右操作数在运算过程中不被修改

第三个const保护左操作数自身在运算过程中不被修改

全局函数版：const 类名 operator#(const 类名 &L，const 类名 &R)

以 + 为例 （参数、返回值、函数体内部逻辑根据实际情况改变）

成员函数版

class Complax
{
private:int real;            //实部    int vir;             //虚部
public://成员函数版const Complax operator+(const Complax &R)const{Complax temp;       //无参构造temp.real = this->real + R.real;temp.vir = this->vir + R.vir;return temp;}
};

全局函数版

//全局函数版class Complax
{
private:int real;            //实部    int vir;             //虚部
public://实现全局函数版，需要将全局函数版设置成友元函数friend const Complax operator+(const Complax &L, const Complax &R);
};const Complax operator-(const Complax &L, const Complax &R)
{Complax temp;       //无参构造temp.real = L.real - R.real;temp.vir = R.vir - R.vir;return temp;
}

四、赋值类运算符重载

1）种类：=、+=、-=、*=、/=、%=

2）赋值运算符属于双目运算符，格式：L # R; L表示左操作数，#表示运算符号，R表示右操作数

3）左操作（L）:只能是左值

右操作数（R）:既可以是左值也可以是右值

运算结果：左操作数自身的引用

4）格式：

成员函数版：类名 & operator#(const 类名 &R)

全局函数版：类名 & operator#（类名 &L，const 类名 &R)

五、关系运算符重载函数

1）种类：>、=、

2）关系运算符属于双目运算符，格式：L # R; L表示左操作数，#表示运算符号，R表示右操作数

3）左操作（L）:既可以是左值也可以是右值

右操作数（R）:既可以是左值也可以是右值

运算结果：bool类型的右值

4）格式：

成员函数版：const bool operator#(const 类名 &R) const

全局函数版：const bool operator#（const 类名 &L，const 类名 &R)

六、单目运算符

1）种类：-（负号）、！

2）格式：# R; #表示运算符号，R表示右操作数

3）操作数（R）:既可以是左值也可以是右值

运算结果：同类的一个右值

4）格式：

成员函数版：const 类名 operator#() const

全局函数版：const bool operator#（const 类名 &R)

七、自增自减运算

1）种类：++ 、 --

2）格式：# R; #表示运算符号，R表示右操作数

3）操作数（R）:只能是左值

运算结果：

              前置：是自身的引用

成员格式：类名 &operator#()

全局格式：类名 &operator#(类名 &R)

              后置：临时值

成员格式：类名 operator#(int)

全局格式：类名 operator#(类名 &R, int)

八、插入和提取运算符重载

1）插入和提取运算符的来源

namespace std
{
ostream cout;
istream cin;
}

2）由于运算符重载函数的调用遵循左调有参原则，所以，自定义类的重载函数，需要流对象和自定义类的对象

例如：cout

3）此时，原则上来说，需要在流所在的类对象中，写成员函数，难度较大，所以，对于该类的重载函数，我们只能实现全局函数版，将该函数作为类的友元函数

4）由于不需要使用istream和ostream类中的私有成员，所以，全局函数版的重载函数不需要在流对应的类中，声明友元函数

如果，重载函数中，需要使用自定义的类中的私有成员，则需要在自定义类中，声明该全局函数为友元函数

5）格式：

ostream& operator

istream& operator>>(istream &L, 类名 &R)

九、类型转换运算符

1）有时，需要将类对象进行强制类型转换为其他数据类型，此时就需要在类体内提供类型转换运算符重载函数

2）定义格式： operator 要转换的类型() { 返回对应类型的数据 }

十、函数对象（仿函数）

1）本质上就是重载 () 运算符，由于调用时，跟函数调用一样，所以称为仿函数

2）定义格式： operator() (参数列表) {函数体内容}

3）调用格式：对象名(实参名)； //对象 . operator() (实参名)

十一、运算符重载的限制

1>不能重载运算符 ::（作用域解析）、.（成员访问）、.*（通过成员指针的成员访问）及 ?:（三元条件）。

2>不能创建新运算符，例如 **、<> 或 &|。

3>运算符 && 与 || 的重载失去短路求值。

4>重载的运算符 -> 必须要么返回裸指针，要么（按引用或值）返回同样重载了运算符 -> 的对象。

5>不可能更改运算符的优先级、结合方向或操作数的数量。

6>&&、|| 和 ,（逗号）在被重载时失去其特殊的定序性质，并且即使不使用函数调用记法，也表现为与常规的函数调用相似。
(C++17 前)

示例

#include <iostream>using namespace std;//定义一个复数类： 由实部和虚部组成的一个数据  a + bi
class Complax
{
private:int real;            //实部int vir;             //虚部public:Complax() {cout<<"无参构造"<<endl;}            //无参构造Complax(int r, int v):real(r),vir(v) {cout<<"有参构造"<<endl;}   //有参构造~Complax() {cout<<"析构函数"<<endl;}           //析构函数//定义输出函数void show(){if(vir > 0){cout<<real << "+"<<vir<<"i"<<endl;}else{cout<<real << vir<<"i"<<endl;}}//定义成员函数版完成两个复数相加：实部+实部   虚部+虚部const Complax operator+(const Complax &R)const{Complax temp;       //无参构造temp.real = this->real + R.real;temp.vir = this->vir + R.vir;return temp;}//实现全局函数版，需要将全局函数版设置成友元函数friend const Complax operator-(const Complax &L, const Complax &R);//成员函数版完成加等于运算符重载： 实部 += 实部   虚部+=虚部Complax &operator+=(const Complax &R){this->real += R.real;this->vir += R.vir;return *this;}//定义成员函数版完成关系运算符重载： 实部>实部   && 虚部>虚部bool operator>(const Complax &R)const{return this->real>R.real && this->vir>R.vir;}//定义成员函数版完成负号运算符重载：   实部 = -实部    虚部=-虚部const Complax operator-()const{Complax temp;temp.real = -this->real;temp.vir = -this->vir;return temp;}//定义成员函数版完成++前置运算： 实部 +=1   虚部+=1Complax &operator++(){this->real++;this->vir++;return *this;}//定义成员函数版完成++后置运算： 实部 +=1   虚部+=1Complax operator++(int)        //这里括号中的int仅仅起到占位作用，使用的是哑元{Complax temp;temp.real = this->real++;temp.vir = this->vir++;return temp;}//将插入运算符重载函数，设置成友元函数friend ostream & operator<<(ostream &L, const Complax &R);//定义类型转换运算符重载函数operator int(){return this->real + this->vir;}//重载小括号运算符，完成仿函数void operator()(string msg){cout << msg<< endl;}};//定义全局函数版完成两个复数相减
const Complax operator-(const Complax &L, const Complax &R)
{Complax temp;       //无参构造temp.real = L.real - R.real;temp.vir = R.vir - R.vir;return temp;
}//自定义插入运算符重载函数：只能实现全局函数版
ostream & operator<<(ostream &L, const Complax &R)
{//输出内容if(R.vir > 0){L<<R.real << "+"<<R.vir<<"i"<<endl;}else{L<<R.real << R.vir<<"i"<<endl;}//返回左操作数自身return L;
}int main()
{Complax c1(5,7);           //有参构造c1.show();                //5+7iComplax c2(3, -2);            //有参构造c2.show();                    //3-2icout<<"**************************************"<<endl;Complax c3 = c1+c2;       //调用加号 运算符重载函数c3.show();                //8+5icout<<"**************************************"<<endl;(c1+=c2) += c3;          //调用加等于运算符重载函数c1.show();            //16+10ic2.show();             //3-2ic3.show();              //8+5icout<<"**************************************"<<endl;if(c1>c2)                      //调用关系运算符重载函数{cout<<"yes"<<endl;}else{cout<<"no"<<endl;}cout<<"**************************************"<<endl;Complax c4 = -c1;          //调用负号运算符重载c4.show();                  // -16 - 10icout<<"**************************************"<<endl;/*int num = 5;num++++;          //后置自增后，返回结果是一个右值++++num;          //前置自增后，返回的结果是一个左值*/Complax c5 = ++++c1;            //前置自增，先加再用c5.show();         //18+12ic1.show();         //18+12icout<<"**************************************"<<endl;Complax c6 = c1++;        //后置自增，先用再加c6.show();             //18+12ic1.show();             //19+13icout<<"**************************************"<<endl;cout<<c1 <<c2;          //cout.operator<<(c1);cout<<"**************************************"<<endl;int num = (int)c1;         //调用强制类型转换函数cout<<"num = "<<num<<endl;      //32cout<<"**************************************"<<endl;//仿函数的调用c1("hello world");cout<<"**************************************"<<endl;return 0;
}