C++ 笔记26重载运算符和重载函数

辛琪收录于类别菜鸟C++笔记

2021-09-02 2021-09-02 约 5017 字预计阅读 11 分钟次阅读

C++ 重载运算符和重载函数

C++ 中的函数重载

同名函数 print() 被用于输出不同的数据类型：

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class printData
{
   public:
      void print(int i) {
        cout << "整数为: " << i << endl;
      }
 
      void print(double  f) {
        cout << "浮点数为: " << f << endl;
      }
 
      void print(char c[]) {
        cout << "字符串为: " << c << endl;
      }
};
 
int main(void)
{
   printData pd;
 
   // 输出整数
   pd.print(5);
   // 输出浮点数
   pd.print(500.263);
   // 输出字符串
   char c[] = "Hello C++";
   pd.print(c);
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

整数为: 5
浮点数为: 500.263
字符串为: Hello C++

C++ 中的运算符重载

重载的运算符是带有特殊名称的函数，函数名是由关键字 operator 和其后要重载的运算符符号构成的。与其他函数一样，重载运算符有一个返回类型和一个参数列表。

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Box operator+(const Box&);

在这里，对象作为参数进行传递，对象的属性使用 this 运算符进行访问，如下所示：

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
 
      double getVolume(void)
      {
         return length * breadth * height;
      }
      void setLength( double len )
      {
          length = len;
      }
 
      void setBreadth( double bre )
      {
          breadth = bre;
      }
 
      void setHeight( double hei )
      {
          height = hei;
      }
      // 重载 + 运算符，用于把两个 Box 对象相加
      Box operator+(const Box& b)
      {
         Box box;
         box.length = this->length + b.length;
         box.breadth = this->breadth + b.breadth;
         box.height = this->height + b.height;
         return box;
      }
   private:
      double length;      // 长度
      double breadth;     // 宽度
      double height;      // 高度
};
// 程序的主函数
int main( )
{
   Box Box1;                // 声明 Box1，类型为 Box
   Box Box2;                // 声明 Box2，类型为 Box
   Box Box3;                // 声明 Box3，类型为 Box
   double volume = 0.0;     // 把体积存储在该变量中
 
   // Box1 详述
   Box1.setLength(6.0); 
   Box1.setBreadth(7.0); 
   Box1.setHeight(5.0);
 
   // Box2 详述
   Box2.setLength(12.0); 
   Box2.setBreadth(13.0); 
   Box2.setHeight(10.0);
 
   // Box1 的体积
   volume = Box1.getVolume();
   cout << "Volume of Box1 : " << volume <<endl;
 
   // Box2 的体积
   volume = Box2.getVolume();
   cout << "Volume of Box2 : " << volume <<endl;
 
   // 把两个对象相加，得到 Box3
   Box3 = Box1 + Box2;
 
   // Box3 的体积
   volume = Box3.getVolume();
   cout << "Volume of Box3 : " << volume <<endl;
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Volume of Box1 : 210
Volume of Box2 : 1560
Volume of Box3 : 5400

可重载运算符/不可重载运算符

下面是可重载的运算符列表：

双目算术运算符	+ (加)，-(减)，*(乘)，/(除)，% (取模)
关系运算符	==(等于)，!= (不等于)，< (小于)，> (大于)，<=(小于等于)，>=(大于等于)
逻辑运算符	\|\|(逻辑或)，&&(逻辑与)，!(逻辑非)
单目运算符	+ (正)，-(负)，*(指针)，&(取地址)
自增自减运算符	++(自增)，–(自减)
位运算符	\| (按位或)，& (按位与)，~(按位取反)，^(按位异或),，« (左移)，»(右移)
赋值运算符	=, +=, -=, *=, /= , % = , &=, \|=, ^=, «=, »=
空间申请与释放	new, delete, new[ ] , delete[]
其他运算符	()(函数调用)，->(成员访问)，,(逗号)，[](下标)

下面是不可重载的运算符列表：

.：成员访问运算符
.*, ->*：成员指针访问运算符
::：域运算符
sizeof：长度运算符
?:：条件运算符
#：预处理符号

运算符重载实例

下面提供了各种运算符重载的实例，帮助您更好地理解重载的概念。

序号	运算符和实例
1	一元运算符重载
2	二元运算符重载
3	关系运算符重载
4	输入/输出运算符重载
5	++ 和 – 运算符重载
6	赋值运算符重载
7	函数调用运算符 () 重载
8	[下标运算符 ] 重载
9	类成员访问运算符 -> 重载

C++ 一元运算符重载

递增运算符（ ++ ）和递减运算符（ – ）
一元减运算符，即负号（ - ）
逻辑非运算符（ ! ）

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到无穷
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的构造函数
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      // 显示距离的方法
      void displayDistance()
      {
         cout << "F: " << feet << " I:" << inches <<endl;
      }
      // 重载负运算符（ - ）
      Distance operator- ()  
      {
         feet = -feet;
         inches = -inches;
         return Distance(feet, inches);
      }
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2(-5, 11);
 
   -D1;                     // 取相反数
   D1.displayDistance();    // 距离 D1
 
   -D2;                     // 取相反数
   D2.displayDistance();    // 距离 D2
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

F: -11 I:-10
F: 5 I:-11

C++ 二元运算符重载

加运算符（ + ）、减运算符（ - ）、乘运算符（ * ）和除运算符（ / ）都属于二元运算符。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Box
{
   double length;      // 长度
   double breadth;     // 宽度
   double height;      // 高度
public:
 
   double getVolume(void)
   {
      return length * breadth * height;
   }
   void setLength( double len )
   {
       length = len;
   }
 
   void setBreadth( double bre )
   {
       breadth = bre;
   }
 
   void setHeight( double hei )
   {
       height = hei;
   }
   // 重载 + 运算符，用于把两个 Box 对象相加
   Box operator+(const Box& b)
   {
      Box box;
      box.length = this->length + b.length;
      box.breadth = this->breadth + b.breadth;
      box.height = this->height + b.height;
      return box;
   }
};
// 程序的主函数
int main( )
{
   Box Box1;                // 声明 Box1，类型为 Box
   Box Box2;                // 声明 Box2，类型为 Box
   Box Box3;                // 声明 Box3，类型为 Box
   double volume = 0.0;     // 把体积存储在该变量中
 
   // Box1 详述
   Box1.setLength(6.0); 
   Box1.setBreadth(7.0); 
   Box1.setHeight(5.0);
 
   // Box2 详述
   Box2.setLength(12.0); 
   Box2.setBreadth(13.0); 
   Box2.setHeight(10.0);
 
   // Box1 的体积
   volume = Box1.getVolume();
   cout << "Volume of Box1 : " << volume <<endl;
 
   // Box2 的体积
   volume = Box2.getVolume();
   cout << "Volume of Box2 : " << volume <<endl;
 
   // 把两个对象相加，得到 Box3
   Box3 = Box1 + Box2;
 
   // Box3 的体积
   volume = Box3.getVolume();
   cout << "Volume of Box3 : " << volume <<endl;
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Volume of Box1 : 210
Volume of Box2 : 1560
Volume of Box3 : 5400

C++ 关系运算符重载

C++ 语言支持各种关系运算符（ < 、 > 、 <= 、 >= 、 == 等等）

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到无穷
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的构造函数
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      // 显示距离的方法
      void displayDistance()
      {
         cout << "F: " << feet << " I:" << inches <<endl;
      }
      // 重载负运算符（ - ）
      Distance operator- ()  
      {
         feet = -feet;
         inches = -inches;
         return Distance(feet, inches);
      }
      // 重载小于运算符（ < ）
      bool operator <(const Distance& d)
      {
         if(feet < d.feet)
         {
            return true;
         }
         if(feet == d.feet && inches < d.inches)
         {
            return true;
         }
         return false;
      }
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2(5, 11);
 
   if( D1 < D2 )
   {
      cout << "D1 is less than D2 " << endl;
   }
   else
   {
      cout << "D2 is less than D1 " << endl;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

D2 is less than D1

C++ 输入/输出运算符重载

C++ 能够使用流提取运算符 >> 和流插入运算符 « 来输入和输出内置的数据类型。

有一点很重要，我们需要把运算符重载函数声明为类的友元函数，这样我们就能不用创建对象而直接调用函数。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到无穷
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的构造函数
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      friend ostream &operator<<( ostream &output, 
                                       const Distance &D )
      { 
         output << "F : " << D.feet << " I : " << D.inches;
         return output;            
      }
 
      friend istream &operator>>( istream  &input, Distance &D )
      { 
         input >> D.feet >> D.inches;
         return input;            
      }
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2(5, 11), D3;
 
   cout << "Enter the value of object : " << endl;
   cin >> D3;
   cout << "First Distance : " << D1 << endl;
   cout << "Second Distance :" << D2 << endl;
   cout << "Third Distance :" << D3 << endl;
 
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

$./a.out
Enter the value of object :
70
10
First Distance : F : 11 I : 10
Second Distance :F : 5 I : 11
Third Distance :F : 70 I : 10

C++ ++ 和 – 运算符重载

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Time
{
   private:
      int hours;             // 0 到 23
      int minutes;           // 0 到 59
   public:
      // 所需的构造函数
      Time(){
         hours = 0;
         minutes = 0;
      }
      Time(int h, int m){
         hours = h;
         minutes = m;
      }
      // 显示时间的方法
      void displayTime()
      {
         cout << "H: " << hours << " M:" << minutes <<endl;
      }
      // 重载前缀递增运算符（ ++ ）
      Time operator++ ()  
      {
         ++minutes;          // 对象加 1
         if(minutes >= 60)  
         {
            ++hours;
            minutes -= 60;
         }
         return Time(hours, minutes);
      }
      // 重载后缀递增运算符（ ++ ）
      Time operator++( int )  //int 在 括号内是为了向编译器说明这是一个后缀形式，而不是表示整数。       
      {
         // 保存原始值
         Time T(hours, minutes);
         // 对象加 1
         ++minutes;                    
         if(minutes >= 60)
         {
            ++hours;
            minutes -= 60;
         }
         // 返回旧的原始值
         return T; 
      }
};
int main()
{
   Time T1(11, 59), T2(10,40);
 
   ++T1;                    // T1 加 1
   T1.displayTime();        // 显示 T1
   ++T1;                    // T1 再加 1
   T1.displayTime();        // 显示 T1
 
   T2++;                    // T2 加 1
   T2.displayTime();        // 显示 T2
   T2++;                    // T2 再加 1
   T2.displayTime();        // 显示 T2
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

H: 12 M:0
H: 12 M:1
H: 10 M:41
H: 10 M:42

注意，int 在括号内是为了向编译器说明这是一个后缀形式，而不是表示整数。

前缀形式重载调用 Check operator ++ () ，后缀形式重载调用 operator ++ (int)。

实例 (++ 重载)

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Check
{
  private:
    int i;
  public:
    Check(): i(0) {  }
    Check operator ++ ()
    {
        Check temp;
        temp.i = ++i;
        return temp;
    }
 
    // 括号中插入 int 表示后缀
    Check operator ++ (int)
    {
        Check temp;
        temp.i = i++;
        return temp;
    }
 
    void Display()
    { cout << "i = "<< i <<endl; }
};
 
int main()
{
    Check obj, obj1;    
    obj.Display(); 
    obj1.Display();
 
    // 调用运算符函数，然后将 obj 的值赋给 obj1
    obj1 = ++obj;
    obj.Display();
    obj1.Display();
 
    // 将 obj 赋值给 obj1, 然后再调用运算符函数
    obj1 = obj++;
    obj.Display();
    obj1.Display();
 
    return 0;
}

执行输出结果为：

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i = 0
i = 0
i = 1
i = 1
i = 2
i = 1

实例 (– 重载)

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Check
{
  private:
    int i;
  public:
    Check(): i(3) {  }
    Check operator -- ()
    {
        Check temp;
        temp.i = --i;
        return temp;
    }
 
    // 括号中插入 int 表示后缀
    Check operator -- (int)
    {
        Check temp;
        temp.i = i--;
        return temp;
    }
 
    void Display()
    { cout << "i = "<< i <<endl; }
};
 
int main()
{
    Check obj, obj1;    
    obj.Display(); 
    obj1.Display();
 
    // 调用运算符函数，然后将 obj 的值赋给 obj1
    obj1 = --obj;
    obj.Display();
    obj1.Display();
 
    // 将 obj 赋值给 obj1, 然后再调用运算符函数
    obj1 = obj--;
    obj.Display();
    obj1.Display();
 
    return 0;
}

执行输出结果为：

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i = 3
i = 3
i = 2
i = 2
i = 1
i = 2

C++ 赋值运算符重载

您可以重载赋值运算符（ = ），用于创建一个对象，比如拷贝构造函数。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到无穷
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的构造函数
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      void operator=(const Distance &D )
      { 
         feet = D.feet;
         inches = D.inches;
      }
      // 显示距离的方法
      void displayDistance()
      {
         cout << "F: " << feet <<  " I:" <<  inches << endl;
      }
      
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2(5, 11);
 
   cout << "First Distance : "; 
   D1.displayDistance();
   cout << "Second Distance :"; 
   D2.displayDistance();
 
   // 使用赋值运算符
   D1 = D2;
   cout << "First Distance :"; 
   D1.displayDistance();
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

First Distance : F: 11 I:10
Second Distance :F: 5 I:11
First Distance :F: 5 I:11

C++ 函数调用运算符 () 重载

函数调用运算符 () 可以被重载用于类的对象。当重载 () 时，您不是创造了一种新的调用函数的方式，相反地，这是创建一个可以传递任意数目参数的运算符函数。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到无穷
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的构造函数
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      // 重载函数调用运算符
      Distance operator()(int a, int b, int c)
      {
         Distance D;
         // 进行随机计算
         D.feet = a + c + 10;
         D.inches = b + c + 100 ;
         return D;
      }
      // 显示距离的方法
      void displayDistance()
      {
         cout << "F: " << feet <<  " I:" <<  inches << endl;
      }
      
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2;

   cout << "First Distance : "; 
   D1.displayDistance();

   D2 = D1(10, 10, 10); // invoke operator()
   cout << "Second Distance :"; 
   D2.displayDistance();

   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

First Distance : F: 11 I:10
Second Distance :F: 30 I:120

C++ 下标运算符 [] 重载

下标操作符 [] 通常用于访问数组元素。重载该运算符用于增强操作 C++ 数组的功能。

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#include <iostream>
using namespace std;
const int SIZE = 10;
 
class safearay
{
   private:
      int arr[SIZE];
   public:
      safearay() 
      {
         register int i;
         for(i = 0; i < SIZE; i++)
         {
           arr[i] = i;
         }
      }
      int& operator[](int i)
      {
          if( i > SIZE )
          {
              cout << "索引超过最大值" <<endl; 
              // 返回第一个元素
              return arr[0];
          }
          return arr[i];
      }
};
int main()
{
   safearay A;
 
   cout << "A[2] 的值为 : " << A[2] <<endl;
   cout << "A[5] 的值为 : " << A[5]<<endl;
   cout << "A[12] 的值为 : " << A[12]<<endl;
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

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$ g++ -o test test.cpp
$ ./test 
A[2] 的值为 : 2
A[5] 的值为 : 5
A[12] 的值为 : 索引超过最大值
0

C++ 类成员访问运算符 -> 重载

类成员访问运算符（ -> ）可以被重载，但它较为麻烦。它被定义用于为一个类赋予"指针"行为。运算符 -> 必须是一个成员函数。如果使用了 -> 运算符，返回类型必须是指针或者是类的对象。

运算符 -> 通常与指针引用运算符 * 结合使用，用于实现"智能指针"的功能。这些指针是行为与正常指针相似的对象，唯一不同的是，当您通过指针访问对象时，它们会执行其他的任务。比如，当指针销毁时，或者当指针指向另一个对象时，会自动删除对象。

间接引用运算符 -> 可被定义为一个一元后缀运算符。也就是说，给出一个类：

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class Ptr{
   //...
   X * operator->();
};

类 Ptr 的对象可用于访问类 X 的成员，使用方式与指针的用法十分相似。例如：

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void f(Ptr p )
{
   p->m = 10 ; // (p.operator->())->m = 10
}

语句 p->m 被解释为 (p.operator->())->m。同样地，下面的实例演示了如何重载类成员访问运算符 ->。

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
// 假设一个实际的类
class Obj {
   static int i, j;
public:
   void f() const { cout << i++ << endl; }
   void g() const { cout << j++ << endl; }
};
 
// 静态成员定义
int Obj::i = 10;
int Obj::j = 12;
 
// 为上面的类实现一个容器
class ObjContainer {
   vector<Obj*> a;
public:
   void add(Obj* obj)
   { 
      a.push_back(obj);  // 调用向量的标准方法
   }
   friend class SmartPointer;
};
 
// 实现智能指针，用于访问类 Obj 的成员
class SmartPointer {
   ObjContainer oc;
   int index;
public:
   SmartPointer(ObjContainer& objc)
   { 
       oc = objc;
       index = 0;
   }
   // 返回值表示列表结束
   bool operator++() // 前缀版本
   { 
     if(index >= oc.a.size() - 1) return false;
     if(oc.a[++index] == 0) return false;
     return true;
   }
   bool operator++(int) // 后缀版本
   { 
      return operator++();
   }
   // 重载运算符 ->
   Obj* operator->() const 
   {
     if(!oc.a[index])
     {
        cout << "Zero value";
        return (Obj*)0;
     }
     return oc.a[index];
   }
};
 
int main() {
   const int sz = 10;
   Obj o[sz];
   ObjContainer oc;
   for(int i = 0; i < sz; i++)
   {
       oc.add(&o[i]);
   }
   SmartPointer sp(oc); // 创建一个迭代器
   do {
      sp->f(); // 智能指针调用
      sp->g();
   } while(sp++);
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

目录

C++ 笔记26重载运算符和重载函数

C++ 重载运算符和重载函数

C++ 中的函数重载

C++ 中的运算符重载

可重载运算符/不可重载运算符

运算符重载实例

C++ 一元运算符重载

C++ 二元运算符重载

C++ 关系运算符重载

C++ 输入/输出运算符重载

C++ ++ 和 – 运算符重载

C++ 赋值运算符重载

C++ 函数调用运算符 () 重载

C++ 下标运算符 [] 重载

C++ 类成员访问运算符 -> 重载