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C++ 重载运算符(详)


C++ 重载运算符

  • ​C 重载运算符​
  • ​一重载函数​
  • ​​1例程​​
  • ​​2备注​​
  • ​二重载运算符​
  • ​​11 二元运算符重载​​
  • ​11 一元运算符重载​
  • ​​111 --​​
  • ​​2备注​​
  • ​3 特殊运算符重载​
  • ​​31 号运算符​​
  • ​​32 下标运算符​​
  • ​​32 括号运算符​​
  • ​三重载运算符之友元函数​
  • ​​例程​​
  • ​​参考材料​​


运算符重载实质是函数的重载,所以我们先来了解一下重载函数。

一、重载函数

重载函数是函数的一种特殊情况,为方便使用,C++允许在同一范围中声明几个功能类似的同名函数,但是这些同名函数的形式参数(指参数的个数、类型或者顺序)必须不同,也就是说用同一个函数名完成不同的功能。这就是重载函数。重载函数常用来实现功能类似而所处理的数据类型不同的问题。

1.1、例程

#include <iostream>
using namespace std;
class DemoClass{
public:
void printNumber(int num);
void printNumber(float num);
};
void DemoClass::printNumber(int num)
{
cout << "int: " << num << endl;
}
void DemoClass::printNumber(float num){
cout << "float: " << num << endl;
}

int main(void)
{
DemoClass demoClass;
demoClass.printNumber(1);
demoClass.printNumber(1.1f);
return 0;
}

输出:

int: 1
float: 1.1

1.2、备注

  1. 函数名必须一致
  2. 参数类型必须不同
  3. 如果参数类型相同,参数个数必须不同

二、重载运算符

运算符重载,就是对已有的运算符重新进行定义,赋予其另一种功能,以适应不同的数据类型。

又是那句话:运算符重载实质是函数的重载

2.1.1、 二元运算符重载

#include <iostream>
using namespace std;
class DemoClass
{
public:
/*构造函数*/
DemoClass(){}
DemoClass(int data);

/*重载 + 号*/
DemoClass operator +(const DemoClass &obj);

/*输出data*/
void printData();
private:
int data;
};
int main(void)
{
DemoClass demo1(1);
(demo1+demo1).printData();
return 0;
}
DemoClass::DemoClass(int data)
{
this->data = data;
}
DemoClass DemoClass::operator +(const DemoClass &obj)
{
return DemoClass(obj.data+data);
}
void DemoClass::printData()
{
cout << this->data << endl;
}

输出:

2

2.1.1、 一元运算符重载

此处一元运算符指的是 ​​`++​​​ ​​--​​​ ​​?​​​ ​​!​​​ ​​&​​​ ​​-​​(负号)等

2.1.1.1 ​​++​​​ ​​--​

分为前置和后置方式,需要引入一个无用的参数作为区别。作为前置可以返回引用,作为后置只能返回临时对象(然后再自增或者自减)。

const X& operator ++ ();//前置
const X operator ++ (int);//后置
const X& operator -- ();
const X operator -- (int);

​​自加函数友元方式​​

由于后置返回的是一个临时对象,所以需要一个新建的对象存起来,就有必要定义一个拷贝构造函数。

其他一元运算符基本上没有什么特别的。大家自己体会,如果想不明白请留言。

2.2、备注

  1. 由于运算符重载本质是函数的重载,所以遵循函数重载的要求。
  2. 不得创造c++标准中没有的运算符。
  3. 不得改变优先级和结合性,以及操作数的个数
  4. 当运算符单独出现时依然是本来的用法,重载运算符只能用来进行类间的操作。
  5. 除了类属关系运算符​​.​​​、成员指针运算符​​.*​​​、作用域运算符​​::​​​、​​sizeof​​​运算符和三目运算符​​?:​​​此外,C++中的所有运算符都可以重载。(比如:关系运算符​​<​​​,​​==​​​,​​<=​​​,​​>​​​,​​>=​​​,​​!=​​​,逻辑运算符,自增自减运算符,位运算运算符,赋值运算符​​+=​​​,​​-=​​​,​​<<=​​​,​​^=​​​等但不包括​​=​​​,内存运算符​​new​​​,​​delete​​​,​​new[]​​​,​​delete[]​​​还有一些特殊的运算符​​=​​​,​​[]​​​,​​()​​​,​​->​​)

2.3 特殊运算符重载

2.3.1 ​​=​​号运算符

每当一个类中含有指针成员的时候要特别注意。如果使用已经创建的对象进行初始化时会自动调用​​拷贝构造函数​​,如果两个对象都已经初始化好了,要用​​=​​​符号进行对象间的拷贝就会出问题。什么问题呢?
上代码:

#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;

class MyString
{
public:
MyString(const char* str){count = strlen(str);pstr = new char[count+1];strcpy(pstr, str);}
~MyString(){delete []pstr;}
void display(void){cout<<pstr<<endl;}
private:
char *pstr;
int count;
};
int main(void)
{
MyString s1("Hello");s1.display();
MyString s2("World");s2.display();

s2 = s1;//glibc detected : double free or corruption
s2.display();

return 0;
}

/** valgrind内存泄露工具检测结果
Invalid free() / delete / delete[] / realloc()

LEAK SUMMARY:
  definitely lost: 6 bytes in 1 blocks
**/

解释:使用valgrind内存泄露检测工具检测以后发现,出现了二次释放的问题,这个问题出在代码20行,在这个位置s1指针的值被赋给了s2,但是s2原来申请的堆空间没有被释放,s1和s2指向同一块堆空间,程序结束的时候s1与s2的析构函数被调用,于是就double free了。

如何解决这个问题?答案就是重载​​=​​​,当对象使用​​=​​赋值处理指针的时候释放原有的堆空间,新申请一段等长的堆空间进行拷贝,而不是两者指向同一个空间,不同的堆空间仅仅是内容一样就不会double free。

//核心代码 重载 '=' 号运算符
MyString& operator=(MyString& ref)
{
if (this != &ref)
{
delete []pstr;//删除自己申请的空间
count = ref.count;
pstr = new char[count+1];//申请等长的新空间
strcpy(pstr, ref.pstr);//拷贝内存
}
return (*this);
}

2.3.2 ​​[]​​ 下标运算符

​[]​​符号原规则是用来当作数组运算符,所以只允许有一个参数,不得没有参数,或者有多个参数,允许用户自定义功能。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyArrary
{
public:
MyArrary(int a1,int a2,int a3, int a4){arr[0]=a1;arr[1]=a2;arr[2]=a3;arr[3]=a4;}

//operator overload : []
int& operator[](int num)//返回引用才能进行赋值操作
{
if ((num < 0) || (num > 4))
{
cout <<"error:";
num = 0;
}
return arr[num];
}

private:
int arr[4];
};

int main(void)
{
MyArrary ma(1,2,3,4);
cout << ma[0]<<endl; //取值
ma[0] = 5; //赋值
cout << ma[5]<<endl;
return 0;
}

输出:

TODO

​[]​​可以做左值又可以做右值,所以返回为引用,便于赋值。

2.3.2 ​​()​​ 括号运算符

括号通常用来访问多维数组,也可以自定义作用。同​​()​​一样可以做左值又可以做右值,所以返回引用。没有参数个数限制,允许没有参数。

#include <iostream>
using namespace std;

class DArrary
{
public:
DArrary(int num){int i = 0; for (i = 0; i< 9;i++) arr[i/3][i%3] = num++;}
void display(void){int i = 0;for (i = 0; i< 9;i++) cout<<arr[i/3][i%3]<<" ";cout<<endl;}

//operator overload : () Multiple Parameters
int& operator()(int a, int b)
{
return arr[a][b];
}

//operator overload : () Singal Parameter
int& operator()(int a)
{
return arr[a/3][a%3];
}
//operator overload : () None Parameter
int& operator()(void)
{
return arr[0][0];
}
private:
int arr[3][3];
};
int main(void)
{
DArrary arr(1);arr.display();
cout << arr(0,0) << endl; //取值
cout << arr(2,2) << endl; //取值
arr(0,0) = 11; //赋值
arr(2,2) = 22; //赋值
cout << arr(0,0) << endl;
cout << arr(2,2) << endl;

cout << arr(7) << endl; //取值
arr(7) = 33; //赋值
cout << arr(7) << endl;

cout << arr() << endl;
arr() = 111;
arr.display();
return 0;
}

注意!特殊符号只能重载为非静态的成员函数,不能是友元函数和普通函数

三、重载运算符之友元函数

友元函数形式的重载运算符由于友元的特性,没有this指针,所以只要多一个参数就好了。
一般情况下,单目运算符最好重载为类的成员函数;双目运算符则最好重载为类的友元函数。

例程

friend A operator+(A&,A&);//友元函数

自加友元
​返回​​

friend const CounterB operator++(CounterB& ref, int dump);//后置自加

重载运算符请尽可能的同原来的含义相同或相近,符合软件工程可理解性、可维护性的要求

参考材料:

​​百度百科之重载函数​​​
​​​百度百科之运算符重载​​​
​​​c++运算符重载总结_Wuyuan’s Blog ​​​
​​C++运算符重载——重载特殊运算符​​
​C++运算符重载——重载一元运算符​​


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