一、运算符重载
在C++中,运算符重载(Operator Overloading)是一种允许程序员为已有的运算符(如+
、-
、*
、/
等)赋予特定于类的含义的技术。通过运算符重载,可以使类的使用更加直观和自然,提高代码的可读性和易用性。
二、运算符重载的基本规则
- 不能改变运算符的优先级和结合性 :例如,
+
运算符总是左结合的,重载后也必须是左结合的。 - 不能重载C++中的某些运算符 :如
.
、.*
、::
、?:
、sizeof
、typeid
等。 - 重载运算符时,应当保持其原有的语义 :例如,重载
+
运算符时,应当用于实现两个对象的加法操作。 - 大多数运算符可以通过成员函数或友元函数进行重载 :但某些运算符(如赋值运算符
=
)只能作为成员函数重载。 - 重载运算符时,至少有一个操作数必须是用户定义的类型:这是为了防止与C++内置类型的运算符产生冲突。
三、运算符重载的语法
1. 成员函数重载
当运算符重载为成员函数时,左侧操作数(即对象本身)作为隐含参数传递给函数,而右侧操作数(如果有的话)作为显式参数传递。
cpp
class Complex {
public:
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}
// 成员函数重载 + 运算符
Complex operator+(const Complex& rhs) const {
return Complex(real + rhs.real, imag + rhs.imag);
}
private:
double real, imag;
};
2. 友元函数重载
当需要重载的运算符涉及到非成员函数或需要访问类的私有成员时,可以使用友元函数进行重载。
cpp
class Complex {
public:
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}
// 声明友元函数
friend Complex operator+(const Complex& lhs, const Complex& rhs);
private:
double real, imag;
};
// 定义友元函数
Complex operator+(const Complex& lhs, const Complex& rhs) {
return Complex(lhs.real + rhs.real, lhs.imag + rhs.imag);
}
四、选择成员函数还是友元函数
- 当运算符涉及到类的非成员函数或需要访问类的私有成员时,使用友元函数。
- 当运算符的逻辑与对象的状态无关时,或者仅需要访问对象的公有成员时,使用成员函数。
五、常见运算符重载示例
- 赋值运算符(
=
) :必须作为成员函数重载,且应当返回对象的引用(*this
),以支持链式赋值。 - 算术运算符(
+
、-
、*
、/
):通常根据操作数的对称性选择成员函数或友元函数重载。 - 关系运算符(
==
、!=
、<
、<=
、>
、>=
):通常作为友元函数重载,因为比较两个对象时,不需要修改任何对象的状态。 - 自增自减运算符(
++
、--
):有前缀和后缀两种形式,需要重载为成员函数。
六、注意事项
- 避免重载运算符导致歧义:确保重载后的运算符在不同上下文中的行为是清晰和一致的。
- 运算符重载应当保持直觉性:重载后的运算符应当符合其传统语义,避免让读者感到困惑。
- 运算符重载可能会降低代码的可移植性:因为不是所有编程语言都支持运算符重载。