C++ 运算符重载与操作符重载

目录

运算符重载

运算符重载的特性

其他运算符重载的实现

默认成员函数——赋值运算符重载

默认成员函数——取地址操作符重载

const成员

附录

运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表。

运算符重载实际上就如同函数重载，使操作符拥有新的功能。

结构：

返回值类型 operator操作符(参数列表)

例如

bool operator==(Date d1,Date d2);

定义一个Date类

class Date
{
public:
	//构造函数
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		//判断日期是否合法
		//GetMonthDay()获取这个月的天数
		if (month > 0 && month < 13 &&
			(day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month)))
		{
				_year = year;
				_month = month;
				_day = day;
		}
		else
		{
			cout << "日期非法" << endl;
		}
	}
private:
	int _year;//年
	int _month;//月
	int _day;//日
};

我们都知道==是用来比较的运算符，Date类对象进行比较该怎么比较呢？我们可以规定，如果两个对象的年、月、日都相当则两个对象相等，返回true。

错误示例

class Date
{
public:
	//构造函数
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		if (month > 0 && month < 13
		&& (day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month)))
		{
			_year = year;
			_month = month;
			_day = day;
		}
	}
	bool operator==(Date d1, Date d2)
	{
		return (d1._year == d2._year) && (d1._month == d2._month) && (d1._day == d2._day);
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	
};

二元运算符的重载函数的参数有两个，规定第一个参数为左操作数，第二个参数为右操作数。

还记得成员函数有什么特性吗？成员函数有一个自带的参数this，类型为类类型。因为我们不可能将this指针删掉，所以只能省略第一个参数。

为减少拷贝引起的消耗，尽量使用引用的方式传参。

正确的做法

class Date
{
public:
	//...
	bool operator==(const Date& d)//若不改变形参最好用const修饰
	{
		return (_year == d._year) && 
			   (_month == d._month) && 
			   (_day == d._day);
	}
	//...	
};

运算符重载的特性

运算符重载有如下特性：

  • 重载操作符必须有一个类类型参数；
  • 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@、operator?等；
  • 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：int类型的+，不能改变其含义；
  • 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this；
  • .* :: sizeof ?: .注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

其他运算符重载的实现

有了上述的==作为示例，我们还可以实现< > <= >= + - ++ --等一系列操作符的重载。

<    >     <=    >=      != 重载

class Date
{
public:
	//构造函数
	//...
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return (_year == d._year) && (_month == d._month) && (_day == d._day);
	}
	bool operator<(const Date& d) 
	{
		return _year < d._year
			|| (_year == d._year && _month < d._month)
			|| (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
	}
	bool operator<=(const Date& d) 
	{
		//函数的复用
		return *this < d || *this == d;
	}

	bool operator>(const Date& d) 
	{
		//函数的复用
		return !(*this <= d);
	}

	bool operator>=(const Date& d) 
	{
		//函数的复用
		return !(*this < d);
	}

	bool operator!=(const Date& d) 
	{
		//函数的复用
		return !(*this == d);
	}
//...
};

+=   -=     +     -

注意：下列四个运算符的右操作数都为天数。

class Date
{
public:
	//...
	//获取当月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month) 
	{
		assert(month > 0 && month < 13);

		int monthArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		//判断是否是闰年的二月
		if (month == 2 && 
		((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400) == 0))
		{
			return 29;
		}
		else
		{
			return monthArray[month];
		}
	}
	//+= 返回自身的引用,减少拷贝
	Date& operator+=(int day)
	{
		//判断是否加了负数
		if (day < 0)
		{
			//复用
			*this -= -day;
			return *this;
		}

		_day += day;
		while (_day > GetMonthDay(_year, _month));
		{
			_day -= GetMonthDay(_year, _month);
			//进位
			_month++;
			if (_month == 13)
			{
				_year++;
				_month = 1;
			}
		}
		return *this;
	}
	//-= 返回自身的引用,减少拷贝
	Date& operator-=(int day)
	{
		//判断是否减了一个负数
		if (day < 0)
		{
			//复用
			*this += -day;
			return *this;
		}

		_day -= day;
		while (_day <= 0)
		{
			--_month;
			if (_month == 0)
			{
				--_year;
				_month = 12;
			}

			_day += GetMonthDay(_year, _month);
		}

		return *this;
	}
	Date operator+(int day) 
	{
		//拷贝构造
		//因为加不改变自身的值，所以创建临时对象
		Date tmp(*this);
		//复用
		tmp += day;
		return tmp;
	}
	Date operator-(int day)
	{
		Date tmp(*this);
		tmp -= day;
		return tmp;
	}
//...
};

前置++ 与 后置++ 重载

前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++能形成正确重载，C++规定：

  • 后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器
    自动传递。
class Date
{
public:
	//...
	//前置++
	Date& operator++()
	{
		*this += 1;
		return *this;
	}
	//后置++
	// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，
	// 故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1
	// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
	Date operator++(int)
	{
		Date tmp(*this);
		*this += 1;
		return tmp;
	}
	//前置--
	Date& operator--()
	{
		*this -= 1;
		return *this;
	}
	//后置--
	Date operator--(int)
	{
		Date tmp(*this);
		*this -= 1;
		return tmp;
	}
//...
};

日期 - 日期的实现

日期+日期没有意义，但是日期-日期有意义，日期-日期代表相距多少天。

class Date
{
//...
	int operator-(const Date& d)
	{
		Date max = *this;
		Date min = d;
		int flag = 1;

		if (*this < d)
		{
			max = d;
			min = *this;
			flag = -1;
		}

		int n = 0;
		while (min != max)
		{
			++min;
			++n;
		}

		return n * flag;
	}
	//...
}

<<    >>  重载

错误示例

class Date
{
//...
	//使用因为返回，为了适应连续输入或输出的情况
	ostream& operator<<(ostream& out)
	{
		out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
		return out;
	}
	istream& operator>>(istream& in)
	{
		in >>_year >>_month >>_day;
		return in;
	}
	//...
}

>> << 是二元操作符，上文中提到二元操作符第一个参数为左操作数，第二个参数为右操作数。此时这段代码第一个参数为this，也就意味着左操作数变成了对象，右操作数变成了cout。那么我们使用时只能这样写：

void Test2()
{
	Date d1(2023, 4, 1);
	d1 << cout;
}

虽然能满足需求，但是用起来感觉怪怪的。由于我们无法改变this的位置，所以只能使用其它办法来实现<< >>的重载了。

这里我们只能将重载定义在类的外面才能避开this的影响。但是类外的函数又访问不了类的私有成员。我们只能通过将重载函数设置为类友元函数来实现了。

class Date
{
//...
	//申明友元函数
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
	//...
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日";
	return out;
}

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

默认成员函数——赋值运算符重载

与之前讲的构造函数与析构函数等默认成员函数相同，赋值运算符重载也属于6个默认成员函数之一。

1. 作为与众不同的默认成员函数，其有以下特性：

  • 赋值运算符重载格式：
  • 参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率；
  • 返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值检测是否自己给自己赋值；
  • 返回*this ：要复合连续赋值的含义；

赋值重载

class Date
{
//...
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}
	//...
}

2. 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数；

错误示例

class Date
{
	//...
};
// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
	if (&left != &right)
	{
		left._year = right._year;
		left._month = right._month;
		left._day = right._day;
	}
	return left;
}

此种情况会出现编译错误error C2801: “operator =”必须是非静态成员。

  • 出错原因是：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

3. 用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。

这里赋值重载与拷贝构造函数的特性非常相似。
 

默认成员函数——取地址操作符重载

6个默认成员函数只剩两个——取地址重载与const取地址重载。但是，这两个函数实在没有实现的必要，因为我们自己实现与编译器自动实现出来的效果是一样的。

class Date
{
	//...
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
	}
	//...
};

const成员

将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

什么情况下需要用const修饰？

我们可能暂时感受不到const修饰的作用，但是遇到如下情况，const修饰就非常有必要了。

class Date
{
public:
	//...
	void print()
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
}

void Test3()
{
	Date d1(2023, 4, 1);
	d1.print();
	const Date d2(2022, 3, 1);
	d2.print();
}

报错内容为：“void Date::print(void)”: 不能将“this”指针从“const Date”转换为“Date &”。

这里是典型的权限放大错误，我们不能将const Date* &d2传递给形参Date* this。

改正的办法为同样用const修饰this，但具体的写法可不像我们想的那样。

void print() const
{
	cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

因为我们无法显式的修改this，所以C++规定在函数的后面加上const即为修饰this。

附录

我们总结上文中的运算符重载，整理一下完整的日期类的实现。此处我们使用多文件的形式实现—>

  • Date.h文件中进行头文件包含、命名空间展开、类的声明、内联函数定义等；
  • Date.cpp文件中进行对类成员函数的定义。
#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

// 类里面短小函数，适合做内联的函数，直接是在类里面定义的
class Date
{
	// 友元函数声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

public:
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);
	void Print() const;
	int GetMonthDay(int year, int month) const;

	bool operator==(const Date& d) const;
	bool operator!=(const Date& d) const;
	bool operator<(const Date& d) const;
	bool operator<=(const Date& d) const;
	bool operator>(const Date& d) const;
	bool operator>=(const Date& d) const;

	Date& operator+=(int day);
	Date operator+(int day) const;


	Date& operator-=(int day);
	Date operator-(int day) const;

	int operator-(const Date& d) const;

	Date& operator=(const Date& d);

	//前置++
	Date& operator++();

	// 后置++
	// int参数 仅仅是为了占位，跟前置重载区分
	Date operator++(int);

	// 前置--
	Date& operator--();

	// 后置--
	Date operator--(int);

	//取地址重载
	Date* operator&();
	const Date* operator&() const;

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

inline ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日";
	return out;
}

inline istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 1
#include"Date.h"
//构造函数
Date::Date(int year, int month , int day)
{
	//判断日期是否合法
	if (month > 0 && month < 13 &&
		(day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month)))
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	else
	{
		cout << "日期非法" << endl;
	}
}

bool Date::operator==(const Date& d) const
{
	return (_year == d._year) && (_month == d._month) && (_day == d._day);
}

bool Date::operator<(const Date& d) const
{
	return _year < d._year
		|| (_year == d._year && _month < d._month)
		|| (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}

bool Date::operator<=(const Date& d) const
{
	//函数的复用
	return *this < d || *this == d;
}

bool Date::operator>(const Date& d) const
{
	//函数的复用
	return !(*this <= d);
}

bool Date::operator>=(const Date& d) const
{
	//函数的复用
	return !(*this < d);
}

bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
	//函数的复用
	return !(*this == d);
}

//获取当月的天数
int Date::GetMonthDay(int year, int month) const
{
	assert(month > 0 && month < 13);

	int monthArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
	//判断是否是闰年的二月
	if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400) == 0))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return monthArray[month];
	}
}

//+= 返回自身的引用
Date& Date::operator+=(int day)
{
	//判断是否加了负数
	if (day < 0)
	{
		//复用
		*this -= -day;
		return *this;
	}

	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		//进位
		_month++;
		if (_month == 13)
		{
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

Date& Date::operator-=(int day)
{
	//判断是否减了一个负数
	if (day < 0)
	{
		//复用
		*this += -day;
		return *this;
	}

	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			--_year;
			_month = 12;
		}

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

Date Date::operator+(int day) const
{
	//拷贝构造
	//因为加不改变自身的值，所以创建临时对象
	Date tmp(*this);
	//复用
	tmp += day;
	return tmp;
}

Date Date::operator-(int day) const
{
	Date tmp(*this);
	tmp -= day;
	return tmp;
}

//前置++
Date& Date::operator++()
{
	*this += 1;
	return *this;
}

//后置++
// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，
// 故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1
// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp(*this);
	*this += 1;
	return tmp;
}

//前置--
Date& Date::operator--()
{
	*this -= 1;
	return *this;
}

//后置--
Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp(*this);
	*this -= 1;
	return tmp;
}

int Date::operator-(const Date& d) const
{
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;

	if (*this < d)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}

	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++n;
	}

	return n * flag;
}

Date& Date::operator=(const Date& d)
{
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	return *this;
}

Date* Date::operator&() 
{
	return this;
}
const Date* Date::operator&() const
{
	return this;
}

 

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function Person(){// 构造函数// 当函数创建&#xff0c;prototype 属性指向一个原型对象时&#xff0c;在默认情况下&#xff0c;// 这个原型对象将会获得一个 constructor 属性&#xff0c;这个属性是一个指针&#xff0c;指向 prototype 所在的函数对象。 } // 为原型对象添…
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java面试题-Dubbo和openFeign怎么选择，优劣

java面试题-Dubbo和openFeign怎么选择，优劣

远离八股文&#xff0c;面试大白话&#xff0c;通俗且易懂 看完后试着用自己的话复述出来。有问题请指出&#xff0c;有需要帮助理解的或者遇到的真实面试题不知道怎么总结的也请评论中写出来&#xff0c;大家一起解决。 java面试题汇总-目录-持续更新中 面试官&#xff1a;你在…
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一对一聊天程序

一对一聊天程序

package untitled1.src;import javax.swing.*; import java.awt.*; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.io.*; import java.net.*;public class MyServer extends JFrame{private ServerSocket server; // 服务器套接字pri…
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PHP医院手术麻醉系统源码，laravel、vue2 、mysql技术开发，自主知识产权，二开快捷

PHP医院手术麻醉系统源码，laravel、vue2 、mysql技术开发，自主知识产权，二开快捷

医院手术麻醉系统全套源码&#xff0c;有演示&#xff0c;自主知识产权 技术架构&#xff1a;PHP、 js 、mysql、laravel、vue2 手术麻醉临床信息管理系统是数字化手段应用于手术过程中的重要组成部分&#xff0c;用数字形式获取并存储手术相关信息&#xff0c;既便捷又高效。…
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[Linux] Linux防火墙之firewalld

[Linux] Linux防火墙之firewalld

一、firewalld的简介 firewalld防火墙是Centos7系统默认的防火墙管理工具。 它取代了以前的iptables防火墙。 它也工作在网络层&#xff0c;属于数据包过滤防火墙。 firewalld和iptables是用来管理防火墙的工具&#xff0c;用来定义防火墙的各种规则功能&#xff0c;内部结构…
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【论文笔记】FSD V2: Improving Fully Sparse 3D Object Detection with Virtual Voxels

【论文笔记】FSD V2: Improving Fully Sparse 3D Object Detection with Virtual Voxels

原文链接&#xff1a;https://arxiv.org/abs/2308.03755 1. 引言 完全稀疏检测器在基于激光雷达的3D目标检测中有较高的效率和有效性&#xff0c;特别是对于长距离场景而言。 但是&#xff0c;由于点云的稀疏性&#xff0c;完全稀疏检测器面临的一大困难是中心特征丢失&…
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【2023传智杯-新增场次】第六届传智杯程序设计挑战赛AB组-ABC题复盘解题分析详解【JavaPythonC++解题笔记】

【2023传智杯-新增场次】第六届传智杯程序设计挑战赛AB组-ABC题复盘解题分析详解【JavaPythonC++解题笔记】

本文仅为【2023传智杯-第二场】第六届传智杯程序设计挑战赛-题目解题分析详解的解题个人笔记，个人解题分析记录。 本文包含：第六届传智杯程序设计挑战赛题目、解题思路分析、解题代码、解题代码详解 文章目录 一.前言二.赛题题目A题题目-B题题目-C题题目-二.赛题题解A题题解-…
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