細談C++的運算符重載

什么是運算符重載？

      顧名思義就是將原本的操作符以我們的方式定義出來，方便我們使用。

為什么要進行運算符重載？

      簡單的理由就是將減少程序員的工作量，首先先看一個簡單的例子：

class A{
public:
    A(int data):data(data){};
    void show(){
        cout << "data = " << data << endl;
    }   
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100), a2(200);

    (a1+a2).show(); //請注意這一句我們可以這樣嗎？編譯一下看看                                                                                            
    return 0;
}      
編譯結果：
[root@anna-laptop day11]# cc.sh overload_operator.cpp 
========================   C++_program Compling  =====================       
overload_operator.cpp: In function ‘int main(int, char**)’:
overload_operator.cpp:17: error: no match for ‘operator+’ in ‘a1 + a2’
             ERROR g++ -o  overload_operator.cpp -g -lpthread

      這樣的結果并不是我們想要的，我們只是想相加一下兩個對象里面數據并且將結果顯示出來，但是操作符“+”的左右兩邊的變量必須是內置變量類型。所以為了方便，我們可以為我們自定義類型的對象對操作符“+”進行運算符重載，進行如下更改：

class A{
public:
    A(int data):data(data){};
    void show(){
        cout << "data = " << data << endl;
    }  
    // 運算符重載函數 
    A operator+(const A& a){ 
        return A(data + a.data);
    }   
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100), a2(200);

    (a1+a2).show();
    return 0;
}

      如我們所愿，進行如上更改我們完成了直接讓兩個類對象進行直接相加，大大減少了程序員的工作量。下來我們細細談一下運算符重載函數的具體內容：

 運算符重載函數的定義和調用分為兩種：

       1、以友元函數定義

            定義格式： friend return_val   operatorOPT(type& name...);

            調用格式：operatorOPT(obj_list);

                             obj1 OPT obj2;

           友元不是成員，不能直接在友元函數中使用對象的成員變量，也不能使用this指針，所以在進行函數調用的時候，需要將對象的成員函數傳進去。

      2、以成員函數函數定義

           定義格式：return_val   operatorOPT(type& name...);

                  注意:在使用成員函數進行調用的時候，如果使用對象的成員變量，不用將成員變量再傳入函數中，直接在成員函數中使用就可以。

          調用格式：obj1.operatorOPT(obj2)；

                           obj1 OPT obj2；

下面舉例來進行說明：

class F{
public:
    F(int n = 0, int d = 1):n(n), d(d){}
    // 以成員函數對操作符進行重載
    F operator*(const F& o)const{
        return F(o.n * n, o.d * d); 
    }  
    // 以友元函數對操作符進行重載，友元函數的聲明 
    friend F operator/(const F& obj1, const F& obj2);
private:
    int n;
    int d;
};

// 友元函數的定義
F operator/(const F& obj1, const F& obj2)
{
    return(obj1.n * obj2.d, obj1.d * obj2.n);
}
int main(int ac, char *av[])
{
    F f1(1,2);
    F f2(3,4);
    F f3;
    
    f3 = f1.operator*(f2);
    f3.show();
    (f1*f2).show();
    f3 = operator/(f1, f2);
    f3.show();
    (f1/f2).show();
    
    return 0;
}

在進行運算符重載的時候我們需要注意兩個問題：

  1、在運算符的操作數，必須至少含有一個自定義類型的變量。

  2、盡量使用成員函數對運算符進行重載，但是有的運算符只能使用友元函數進行重載。

      比如對于"<<" 和“>>”的重載，如下：

class F{
public:
    F(int n = 0, int d = 1):n(n), d(d){}
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const F& f){
        os << f.n << '/' << f.d;
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, F& f){
        char ch;
        is >> f.n >> ch >> f.d;
        return is;
    }
    F operator*(const F& o)const{
        return F(o.n * n, o.d * d);
    }
    friend F operator/(const F& obj1, const F& obj2);
private:
    int n;
    int d;
};

F operator/(const F& f1, const F& f2)
{
    return(f1.n * f2.d, f1.d * f2.n);
}
int main(int ac, char *av[])
{
    F f1(1,2);
    F f2(3,4);

    cout << f1 << "*" << f2 << "=" << f1*f2 << endl;
    cout << f1 << "/" << f2 << "=" << f1/f2 << endl;
    cout << "enter 2 number : \n";
    cin >> f1 >> f2;
    cout << "f1 = " << f1 << endl;
    cout << "f2 = " << f2 << endl;
    
    return 0;
}        
運行結果：
[root@anna-laptop overload_operator]# ./muldiv
[1/2]*[3/4]=[3/8]
[1/2]/[3/4]=[4/6]
enter 2 number : 
123 / 456
234/ 7645
f1 = [123/456]
f2 = [234/7645]

      以上的操作符全是對于雙目運算符的重載，下面簡單介紹幾個單目運算符的例子，如"++"和"--"

因為++有前置++和后置++兩種，--也是如此，對于前置++我們直接將++后的結果直接返回即可，對于后置++，為了方便區別于前置++，通常認為++后面仍然含有一個int類型的數組。進行如下操作：

class A{
public:
    A(int data = 0):data(data){}
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const A& a){
        os << a.data;
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, A& a){
        is >> a.data;
        return is;
    }
    // 前置 ++;
    friend A& operator++(A& a){
         a.data += 10;
        return a;
    }
    // 前置 --
    A& operator--(){
        data -= 10;
        return *this;
    }
    // 后置 ++;
    friend A operator++(A& a, int){
        A old(a);
        a.data += 5;
        return old;
    }
    // 后置 --
    A operator--(int){
        A old(*this);
        data -= 5;
        return old;
    }
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100);
    A a2(100);

    cout << "a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "a2 = " << a2 << endl; 
    ++a1;
    --a2;
    cout << "++a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "--a2 = " << a2 << endl; 
    cout << "a1++ = " << a1++ << endl; 
    cout << "a2-- = " << a2-- << endl; 
    cout << "a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "a2 = " << a2 << endl; 
    return 0;
}

  當然還有以下操作符不能進行重載：

     1、三目運算符不能進行重載；

     2、"."成員運算符不能重載；

     3、成員指針運算符不能進行重載；

     4、"::"這是對于類的運算符，不能進行重載。

================= 以上就是對于運算符重載的介紹 =======================