C++多态与虚拟：运算符重载（Operator Overloading）

运算符重载： 与function overloading异曲同工的是，C++提供所谓的Operator overloading。所谓operators是像 +（加）-（減）*（乘）/（除）>>（位右移）
<<（位左移）之类的符号，代表一种动作。

面对operators，我们应该把他想像是一种函数，只不过形式比较特殊罢了。一般函数的参数出现在括号（）之中，而operator的参数围绕着一个operator符号（之前或之后），编程语言内置的数据类型（比如整数`int`、浮点数`float`、长整数`long`等）所使用的操作符（比如加法`+`、减法`-`、乘法`*`等）是由语言本身直接提供的，而不是通过任何外部库或模块来实现的。

C++允许程序员为class type's object设计专门的operators，使objects的操作能够像内建型别的一样的自然而直观。让operator以种形式呈现，但符号不变，这个就是operator overloading。

Operator overloading的存在一下褒贬不一，支持者认为它使得程序代码变得更精简漂亮，反对者认为容易把程序员搞迷糊掉。但是，我想，谁都不可否认下面这样的程序代码确实是精简漂亮：

复制代码

CString str1("Hello, I am J.J.Hou, ");
CString str2("How are you?");
CString str3 = str1 + str2; // + 是 CString的一个overloaded operator
// 于是 str3 为 "Hello, I am J.J.Hou, How are you?"
int i = 5;
double pi = 3.141592653;
cout << "i=" << i << " and pi=" << pi << endl;
// 于是 console 屏幕上出现"i=5 and pi=3.141592653"。

现在让我示范一个overloaded operator的作法，只要在以下类的代码中加入第18~21行的+号的重载代码，即可完成CPoint的加法运算：

复制代码

 1 class CPoint{
 2 
 3 public:
 4 
 5    CPoint()
 6    {
 7         _x=0;
 8 
 9    }
10 
11     CPoint(float y){
12 
13         _x=y;
14     }
15     float x(){return _x;}
16     void  x(float xval){_x=xval;}
17 
18     CPoint operator+(const CPoint& pt) const  //对+号进行重载
19     {
20         return CPoint(_x+pt._x);
21     }
22 
23 protected:
24     float _x;
25 
26 };

以operator开头的函数，表示是个运算子。加法运算子需要左右两个运算元（operands），左侧运算元即成为本函数的this指向的对象，右侧运算元则是本函数的参数pt。上述函数代码如果像下面这样表示，会比较清晰，但两者其实是相同的（因为this指针是个隐藏参数）：

复制代码

    CPoint operator+(const CPoint& pt) const  //对+号进行重载
    {
        return CPoint(this->_x+pt._x);
    }

有了上述的 CPoint::operator+，现在你可以这么使用它：

复制代码

1 CPoint pt1(7.2), pt2(5.3), pt3;
2 pt3 = pt1 + pt2;
3 cout << "pt3.x = " << pt3.x() << endl; // 12.5

C++中，<<和>>是最常用的重载运算符，用于表示对标准输入输出设备（如屏幕和键盘）的读写操作，极大地方便了编程，可替代繁琐的printf()和scanf()函数。这两个运算符在iostream库中定义，为C++编程提供了极大的便利。

Insertion Operator （ << ） for stdout: <<本来是位左移运算符，但是在C++的标准库iostream中被改头换面，其左侧的运算元（operand）被指定为cout（console output device)，右侧运算元是一个内建型别的objects。我们可以利用它很方便的对cout连续输出各种内建型别的数据或信息（也是一种objects），不必像C程序那样需要识别不同类型的数据在printf（）中的格式符号（如 %s、%d、%f...）：

复制代码

1 #include <iostream.h>
2 ...
3 int i = 5;
4 double pi = 3.141592653;
5 cout << "i=" << i << " and pi=" << f << endl;

Extraction Operator(>>) for stdin:>>本来是位右移运算符，但在C++标准的iostream中被改头换面，其左侧运算元是cin（console input device),右侧运算元是一个内建型别的object。例如：

复制代码

1 #include <iostream.h>
2 ...
3 float f;
4 cout << "f = ? ";
5 cin >> f;

程序使用者在健盘上输入，会经由cin装置流往f变量，其作用相当于C runtime library中的scanf（）。

Insertion Operator （ << ） for file：就像iostream支持对user's terminal的输入输出一样，c++另有一组class types支持对文件的输入输出：

1.ifstream衍生自istream,支持文件的输入。

2.ofstream衍生自 ostream，支持文件的输出。

*　　3. fstream衍生自 iostream，支持文件的输入输出。*

如果需要这些class type,必须导入对应的header file。请注意，fstream已经含有iostream，所以不需要重复导入；

下面是信息输入到文件的案例：

复制代码

#0001 #include <fstream.h> // include iostream.h
#0002
#0003 int main()
#0004 {
#0005 　　cout << "All your keyboard input in monitor "
#0006 　　　　　　<< "will into copy.txt.\n"
#0007　　　　　　 << "Terminate by ^Z\n\n";
#0008
#0009 　　ofstream outFile("copy.txt");
#0010　　 if (!outFile) {
#0011 　　　　cout << "Cannnot open copy.txt for output" << endl;
#0012 　　　　return -1;
#0013 　　}
#0014
#0015 　　char c;
#0016 　　while (cin.get(c)) // get each char from keyboard
#0017 　　outFile << c; // outFile.put(c) 亦 可
#0018
#0019 　　return 0;
#0020 }

当程序执行后，会先提示输入，然后接收所有来自于键盘的字符，一一放进"copy.txt"文件中，直到接收到^z 才停止。

Extraction Operator （ >> ） for file ：下面是将文件的内案输出到屏幕上的示例：

复制代码

#0001 #include <fstream.h> // include iostream.h
#0002
#0003 int main()
#0004 {
#0005 　　cout << "All text in copy.txt "
#0006 　　<< "will stream into monitor.\n\n";
#0007
#0008 　　ifstream inFile("copy.txt");
#0009 　　if (!inFile) {
#0010 　　　　cout << "Cannnot open copy.txt for input" << endl;
#0011 　　　　return -1;
#0012 　　}
#0013
#0014　　 char c;
#0015　　 while (inFile.get(c)) // get each char from file
#0016　　 cout.put(c); // output to monitor
#0017
#0018　　 return 0;
#0019 }

当程序执行后，会先给一个提示，然后从文件 "copy.txt" 中一一读出每一个字符，显示于屏幕上。上述第0015行如果改为while (inFile >> c) // get each char from file，虽然也能读出字符，但空格会被忽略，这个并非我们所想要的。