C++ ：运算符重载

zyc07052023-12-07 23:41

运算符重载：

运算符重载概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型

运算符的重载实际是一种特殊的函数重载 ，必须定义一个函数，并告诉C++编译器，当遇到该重载的运算符时调用此函数 。这个函数叫做运算符重载函数，通常为类的成员函数

定义运算符重载函数的一般格式
返回值类型 类名::operator重载的运算符(参数表) {.......}

operator 是关键字，它与重载的运算符一起构成函数名。因函数名的特殊性，C++编译器可以将这类函数识别出来**。**

加号运算符重载：

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算

1.成员函数实现 + 号运算符重载

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//加号运算符重载

class Person
{
public:

    //1 成员函数实现 + 号运算符重载
    Person operator+(Person& p)
    {
        Person temp;
        temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
        temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
        return temp;
    }

    int m_A;
    int m_B;
};

void test01() {
    Person p1;
    p1.m_A = 10;
    p1.m_B = 10;
    Person p2;
    p2.m_A = 10;
    p2.m_B = 10;

    Person p3 = p1 + p2;

    cout <<  "p3.m_A = " << p3.m_A<< endl;
    cout <<  "p3.m_B = " << p3.m_B<< endl;
}

int main() {
    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

（2）.全局函数重载：

cpp 复制代码 
class Person
{
public:

    //1 成员函数实现 + 号运算符重载
    /*Person operator+(Person& p)
    {
        Person temp;
        temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
        temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
        return temp;
    }*/

    int m_A;
    int m_B;
};

//2.全局函数重载+号
Person operator+(Person& p1, const Person& p2)
{
    Person temp;
    temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
    temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
    return temp;
}

//3 运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(Person& p1, int num)
{
    Person temp;
    temp.m_A = p1.m_A + num;
    temp.m_B = p1.m_B + num;
    return temp;
}

void test01() {
    Person p1;
    p1.m_A = 10;
    p1.m_B = 10;
    Person p2;
    p2.m_A = 10;
    p2.m_B = 10;


    //成员函数方式
    Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
    Person p3 = p1 + p2;


    //全局函数重载本质调用：
    Person p3 = operator+(p1, p2);
    Person p3 = p1 + p2;

    //

    cout <<  "p3.m_A = " << p3.m_A<< endl;
    cout <<  "p3.m_B = " << p3.m_B<< endl;
}



int main() 
{
    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

2.左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//左移运算符重载

class Person
{
    friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);

public:
    Person(int a, int b)
    {
        this->m_A = a;
        this->m_B = b;
    }
private:
//成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果
 //void operator<<(Person& p){
 //}
    int m_A;
    int m_B;
};

//全局函数实现左移重载
ostream& operator<<(ostream& cout, Person &p)  //本质 operator<<(cout,p) 简化cout<<p
{
    cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
    return cout;
}


void test01()  
{
    Person p(10,10);
    //p.m_A = 10;
    //p.m_B = 10;

    cout << p<<"hello world"<<endl; //链式编程   输出一个对象就能打印他的属性
} 


int main() 
{
    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

3. 递增运算符重载

作用： 通过重载递增运算符，实现自己的整型数据
总结：前置递增返回引用，后置递增返回值
先写一个输出整形数据的：

cpp 复制代码 
class MyInteger 
{
    friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:
    MyInteger() {
        m_Num = 0;
    }



private:
    int m_Num;
};

//重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{
    cout << myint.m_Num << endl;    //全局函数想要访问私有属性
    return cout;
}
void test01()
{
    MyInteger myint;
    cout << myint << endl;
    

}


int main() 
{
    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

输出结果： 0

cpp 复制代码 
class MyInteger 
{
    friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:
    MyInteger() {
        m_Num = 0;
    }
    //重载前置++运算符 返回引用为了一直对一个数据进行递增操作
   MyInteger& operator++()
    {
       //先++
        m_Num++;
        //再返回
        return *this;
    }
    //重载后置++运算符  
    //int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
   MyInteger operator++(int)
   {
      //先记录当时结果
       MyInteger temp = *this;
       //后递增
       m_Num++;
       //最后将记录结果做返回
       return temp;
   }

private:
    int m_Num;
};

//重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{
    cout << myint.m_Num << endl;    //全局函数想要访问私有属性
    return cout;
}
void test01()
{
    MyInteger myint;

    cout << ++myint << endl;
 
}

void test02()
{
    MyInteger myint;
    cout << myint++ << endl;
    cout << myint << endl;
}


int main() 
{
   // test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

4.赋值运算符重载：

c++ 编译器至少给一个类添加 4 个函数

  1. 默认构造函数 ( 无参，函数体为空 )
  2. 默认析构函数 ( 无参，函数体为空 )
  3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
  4. 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝
    如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
cpp 复制代码 
class Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		m_Age = new int(age);  //把数据创建在堆区 
	}
	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}                           //释放堆区内存  

	int* m_Age;



};

void test01()
{
	Person p1(18);
	Person p2(20);
	p2 = p1;    //赋值操作

	cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
}


int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

上示代码会崩;

崩溃原因：堆区内存重复释放

解决方法：

示例如下：

cpp 复制代码 
class Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		m_Age = new int(age);  //把数据创建在堆区 
	}
	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}                           //释放堆区内存  
	 
	//重载 赋值运算符    （编译器默认提供） 是一个浅拷贝的操作，创建在堆区d的属性，就会出现堆区内存重复释放
	Person& operator=(Person &p)  //返回引用
	{
		//编译器提供的代码是浅拷贝
        //m_Age = p.m_Age;

		//应该先判断是否有属性在堆区，如果有先释放干净，然后再深拷贝
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题

		m_Age = new int(*p.m_Age);

		//返回自身  为了实现连等
		return *this;
	}


	int* m_Age;        //创建在堆区

};

void test01()
{
	Person p1(18);
	Person p2(20);
	Person p3(30);
	p3 = p2 = p1; //赋值操作

	cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
	cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;

}


int main()
{
	test01();


	system("pause");
	return 0;
}

拷贝构造函数 与赋值重载函数的区别。

总结: 浅赋值与深复制。

什么时候使用深拷贝和深赋值。

在类型设计中，使用动态内存或使用内核对象时，必须重新实现拷贝构造函数和赋值重载

5.关系运算符重载：

作用： 重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作
如下图，对于内置类型来说，编译器可以正常运行，但是对于自定义类型来说，程序会出现崩溃现象。

cpp 复制代码 
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;


};

void test01()
{
	Person p1("Tom", 18);
	Person p2("Tom", 18);

	if (p1 == p2)  、//err
	{
		cout << "a和b相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a和b不相等" << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

对于==

重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作

cpp 复制代码 
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
	//重载 == 号
	bool operator==(Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	string m_Name;
	int m_Age;


};

void test01()
{
	Person p1("Tom", 18);
	Person p2("Tom", 18);

	if (p1 == p2)   //err 需要重载==
	{
		cout << "p1和p2相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1和p2不相等" << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

对于！=

cpp 复制代码 
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
	//重载 == 号
	bool operator==(Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	bool operator!=(Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return false;
		}
		else
		{
			return true;
		}
	}


	string m_Name;
	int m_Age;


};

void test01()
{
	Person p1("Tom", 18);
	Person p2("Jerry", 18);

	if (p1 == p2)   //err 需要重载==
	{
		cout << "p1和p2相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1和p2不相等" << endl;
	}

	if (p1 != p2)   //err 需要重载==
	{
		cout << "p1和p2是不相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1和p2相等" << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

6.函数调用运算符重载

函数调用运算符 () 也可以重载
由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数
仿函数没有固定写法，非常灵活

cpp 复制代码 
//打印输出类
class MyPrint
{
public:
	//重载函数调用运算符 也称为仿函数
	void operator()(string test)  //()代表了函数名 (string test) 形参列表
	{
		cout << test << endl;
	}
};

void MyPrint02(string test)
{
	cout << test << endl;
}

void test01()
{
	MyPrint myPrint;
	myPrint("hello world");//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
	MyPrint02("hello world");      //函数调用
}

//仿函数非常灵活 没有固定的写法  依照需求 写对应的仿函数
//加法类

class MyAdd  //实现两数相加
{
public:
	int operator()(int num1,int num2)
	{
		return num1 + num2;
	}
};

void test02()
{
	MyAdd myadd;   //先创建对象
	int ret = myadd(100, 100);
	cout << "ret = " << ret << endl;

	//匿名对象调用  类型加小括号
	cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}



int main() 
{
	test01();
	//test02();
	system("pause");
	return 0;
}

运算符重载函数的总结:

1、运算符重载函数的函数名必须为关键字operator加一个合法的运算符。在调用该函数时，将右操作数作为函数的实参。

2、当用类的成员函数实现运算符的重载时，运算符重载函数的参数(当为双目运算符时)为一个或(当为单目运算符时)没有。运算符的左操作数一定是对象，因为重载的运算符是该对象的成员函数，而右操作数是该函数的参数。

3、单目运算符"++"和""存在前置与后置问题.

前置"++"格式为:

返回类型 类名::operator++(){......}

而后置"++"格式为:

返回类型 类名::operator++(int){......}

后置"++"中的参数int仅用作区分，并无实际意义，可以给一个变量名，也可以不给变量名。

4、C++中只有极少数的运算符不允许重载

重载运算符有以下几种限制：

不可臆造新的运算符.

不能改变运算符原有的优先级、结合性和语法结构,不能改变运算符操作数的个数.

运算符重载不宜使用过多

重载运算符含义必须清楚，不能有二义性

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