本篇核心知识：友元（友元函数、友元类）、运算符重载（规则、成员 / 全局重载、特殊运算符）、重载限制、前置 / 后置自增拓展
一、友元（friend）
概念
友元是 C++打破封装 的机制，允许外部函数 / 类 访问当前类的私有、保护成员 ，是单向、不可传递、不可继承的特殊关系。
特性
1. 友元函数
-
定义：用
friend声明的全局函数，不属于任何类。 -
权限：可直接访问类的private/protected成员。
-
特点：单向授权，不改变原函数属性，仅新增访问权限。
2. 友元类
-
定义：用
friend class 类名声明的类。 -
权限：友元类的所有成员函数可访问当前类私有成员。
-
特点：单向关系 、不可传递 、不可继承。
3. 友元关系规则
-
单向：A 友元 B，B 不一定友元 A。
-
不可传递：A 友元 B、B 友元 C，A≠友元 C。
-
不可继承：子类不继承父类的友元关系。
-
声明位置：可放在任意权限区（public/private/protected），不影响权限。
代码示例
1. 友元函数
#include <iostream>
using namespace std;
class Beta {
private:
int num;
public:
Beta(int n) : num(n) {}
// 声明全局函数为友元
friend void up(Beta& b);
};
// 友元函数：访问私有成员
void up(Beta& b) {
b.num *= 10;
cout << b.num << endl;
}
int main() {
Beta b(5);
up(b); // 输出50
return 0;
}2. 友元类
class XiaoShu {
private:
int n;
public:
XiaoShu(int x) : n(x) {}
// 声明XiaoMei为友元类
friend class XiaoMei;
};
class XiaoMei {
public:
void show(XiaoShu& s) {
cout << s.n << endl; // 访问私有成员
}
};相似概念比较：友元 vs 成员函数
-
友元：外部授权，非类成员，单向访问。
-
成员函数：类内置，默认访问私有成员，双向绑定。
二、运算符重载
概念
运算符重载是函数重载的特殊形式，为自定义类型赋予运算符新功能，语法不变、逻辑自定义。
特性
1. 重载核心规则（必考）
-
不改变优先级、结合性、操作数个数。
-
不创造新运算符，仅扩展已有运算符功能。
-
不改变原有语义（如 + 不做减法）。
-
不能重载：
.、.*、::、?:、sizeof。 -
重载形式：成员函数 、全局函数（常配合友元）。
2. 成员函数重载
-
格式：
返回值 operator运算符(参数)。 -
特点：隐含 this 指针，第一个操作数为当前对象。
-
适用：双目运算符（+、-、*）、单目运算符、下标
[]、函数调用()、箭头->。
3. 全局函数重载
-
格式：
返回值 operator运算符(参数1, 参数2)。 -
特点：无 this 指针，需显式传所有操作数，常声明为友元访问私有成员。
-
适用：流运算符
<</>>、单目运算符、对称双目运算符。
代码示例
1. 复数加法重载（成员函数）
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex {
private:
double real; // 实部
double imag; // 虚部
public:
Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}
// 成员函数重载+
Complex operator+(const Complex& other) const {
return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
}
void show() const {
cout << real << "+" << imag << "i" << endl;
}
};
int main() {
Complex c1(3,4), c2(1,2);
Complex c3 = c1 + c2; // 调用重载+
c3.show(); // 输出4+6i
return 0;
}2. 流运算符重载（全局 + 友元）
class Complex {
private:
double real, imag;
public:
Complex(double r=0, double i=0) : real(r), imag(i) {}
// 声明全局函数为友元
friend ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c);
};
// 全局重载<<
ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c) {
os << c.real << "+" << c.imag << "i";
return os;
}
int main() {
Complex c(2,3);
cout << c << endl; // 输出2+3i
return 0;
}三、特殊运算符重载要求
1. 必须成员函数重载
-
下标
[]、函数调用()、箭头->、赋值=。 -
原因：需通过 this 指针访问对象状态，全局无 this。
2. 必须全局函数重载
-
流运算符
<</>>、类型转换运算符。 -
原因：左操作数为流对象（非自定义类型），无法作为 this。
3. 赋值运算符（=）
-
必须成员重载，避免浅拷贝导致内存泄漏。
-
默认赋值：逐字节浅拷贝，含指针时需手动深拷贝。
四、前置 / 后置自增重载（拓展）
-
前置
++x：先增后用，无额外参数，返回引用。 -
后置
x++：先用后增 ，需加int占位参数，返回值。
代码示例
class Num {
private:
int val;
public:
Num(int v) : val(v) {}
// 前置++
Num& operator++() {
val++;
return *this;
}
// 后置++（int占位）
Num operator++(int) {
Num temp = *this;
val++;
return temp;
}
};拓展：重载 new/delete
-
禁止重载全局
new/delete，仅重载类专属版本。 -
重载中不可直接调用 new/delete ，避免递归，改用
malloc/free。