C++运算符重载一：运算符重载、复数类CComplex、输出运算符重载

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• 一、运算符重载
• 二、复数类CComplex
• 三、输出运算符重载

一、运算符重载

运算符重载： 使对象的运算运算表现得和编译器内置类型一样，使同一个运算符可以有不同的功能。即定义一个重载运算符的函数,使指定的运算符不仅能实现原有的功能，而且能实现在函数中指定的新的功能。

运算符重载实质上是函数的重载，重载运算符的函数一般格式如下：
函数类型 operator 运算符名称(形参表)
{对运算符的重载处理}
operator是关键字，是专门用于定义重载运算符的函数的，运算符名就是C++已有的运算符。

运算符重载的规则：
（1）C++不允许用户自己定义新的运算符，只能对已有的C++运算符进行重载。
（2）C++允许重载的运算符
不能重载重载的运算符只有5个：
① .　 　成员访问运算符
② * 　　成员指针访问运算符
③ :: 　　域运算符
④sizeof 长度运算符
⑤ ?: 　 条件运算符
（3）重载不能改变运算符运算对象(即操作数)的个数
（4）重载不能改变运算符的优先级别
（5）重载不能改变运算符的结核性
（6）重载不能改变默认的参数
（7）重载的运算符必须和用户自定义类型的对象一起使用，其参数至少有一个是类对象(或类对象的引用)
（8)用于类对象的运算符一般必须重载，但有两个例外，“=”和“&”不必用户重载

运算符重载的函数有两种处理方式：
1.把运算符重载的函数作为类的成员函数
如果运算符重载函数作为成员函数，它可以通过this指针自由地访问本类的数据成员，因此可以少写一个函数的参数。
2.运算符重载的函数不是类的成员函数(可以是一个普通函数)，在类中把它声明为友元函数
将双目运算符重载为友元函数时，由于友元函数不是该类的成员函数，因此在函数的形参列表中必须有两个参数，不能省略。

注意：
1.运算符重载不仅可以给类的成员方法提供重载，还可以在全局提供重载。
2.编译器做对象运算的时候，会调用运算符的重载函数(优先调用成员方法)；如果没有成员方法，就在全局作用域找合适的运算符重载函数。
为什么需要运算符重载?它有什么好处？我们来看一个简单的代码

template <typename T>
T sum(T a, T b)//a,b都没有指定的类型
{
	return a + b;//a.operator+(b)
}

这里的a,b都没有指定类型，如果我们使用的是编译器的内置类型，可以使用；但是如果T类型如果是对象类型，a与b则是两个对象，对象与对象的相加就要用到我们运算符重载。那么如何进行重载呢，我们以复数类CComplex为例进行运算符的重载。

二、复数类CComplex

1.普通的复数类CCpmplex中加法运算符重载
①先来看普通的复数类的运算符重载

//复数类
class CComplex
{
public:
	//CComplex() CComplex(20) CComplex(30,30)
	CComplex(int r = 0, int i = 0)//构造
		:mreal(r), mimage(i){}
	//加法运算符重载
	CComplex operator+(const CComplex &src)
	{
		CComplex comp;
		comp.mreal = this->mreal + src.mreal;
		comp.mimage = this->mimage + src.mimage;
		return comp;
		//return CComplex(this->mreal + src.mreal,
		//this->mimage + src.mimage);
	}
	void show()
	{
		cout << "real:" << mreal << " image" << mimage << endl;
	}
private:
	int mreal;//实部
	int mimage;//虚部
};

int main()
{
	CComplex comp1(10, 10);
	CComplex comp2(20, 20);
	//comp1.operator.+(comp2)加法运算符的重载函数
	CComplex comp3 = comp1 + comp2;
	comp3.show();

	CComplex comp4 = comp1 + 20;//将20加到comp1实部
	comp4.show();

	return 0;
}

输出结果：执行成功。

②那么我们输入如下代码，comp4可以执行成功吗？

CComplex comp4 = comp1 + 20;//将20加到comp1实部

输出结果：执行成功，comp4可以成功重载，comp4中comp1调用了中间加法运算符重载，将20当作实参传入：com1.operator+(20),形参类型为当前复数类型的引用变量，引用不了整数20。实参类型到形参类型强转，int->CComplex，CComplex(int);整型如何转为CComplex复数类下，编译器会找复数类型有没有带整型参数的构造函数来生成临时对象，成功找到。

③我们再来看看，comp5可以执行成功吗？

CComplex comp5 = 30 + comp1;

我们来分析一下：comp5不能重载成功。30并不需要类型转换，无法调用到成员方法中的运算符重载函数，所以执行失败。
那么如何解决这个问题呢？
我们在全局作用域再提供一个运算符重载函数：不需要对象来调用，除了运算符+，其他都当做实参传入。并在私有下声明其为友元函数。全局的运算符重载功能：1.对象与对象运算 2.对象与整数运算 3.整数与对象运算。

CComplex operator+(const CComplex &lhs, const CComplex &rhs)
{
	return CComplex(lhs.mreal + rhs.mreal, lhs.mimage + rhs.mimage);
}

输出结果：执行成功。

有了全局的重载函数，局部的可省略掉：

//复数类
class CComplex
{
public:
	CComplex(int r = 0, int i = 0)//构造
		:mreal(r), mimage(i){}
	void show()
	{
		cout << "real:" << mreal << " image" << mimage << endl;
	}
private:
	int mreal;//实部
	int mimage;//虚部
	friend CComplex operator+(const CComplex &lhs, const CComplex &rhs);//友元
};
CComplex operator+(const CComplex &lhs, const CComplex &rhs)
{
	return CComplex(lhs.mreal + rhs.mreal, lhs.mimage + rhs.mimage);
}

④++运算符的重载：
因为我们++或–是单目运算符，operator++这样写无法区别前置++与后置++
因此，为了区分它们：

1. 前置++：operator++()
2. 后置++：operator++(int)

//复数类
class CComplex
{
public:
	//CComplex() CComplex(20) CComplex(30,30)
	CComplex(int r = 0, int i = 0)//构造
		:mreal(r), mimage(i){}
	CComplex operator++(int)//后置++重载
	{
		//CComplex comp = *this;//保留旧值
		//mreal += 1;
		//mimage += 1;
		//return comp;//返回旧值
		return CComplex(mreal++, mimage++);
	}
	CComplex& operator++()//前置++重载
	{
		mreal += 1;
		mimage += 1;
		return *this;//返回加完后的值
	}
	void show()
	{
		cout << "real:" << mreal << " image" << mimage << endl;
	}
private:
	int mreal;//实部
	int mimage;//虚部
	friend CComplex operator+(const CComplex &lhs, const CComplex &rhs);//友元
};
CComplex operator+(const CComplex &lhs, const CComplex &rhs)
{
	return CComplex(lhs.mreal + rhs.mreal, lhs.mimage + rhs.mimage);
}

int main()
{
	CComplex comp1(10, 10);
	CComplex comp2(20, 20);

	comp5 = comp1++;
	comp1.show();
	comp5.show();

	comp5 = ++comp1;
	comp1.show();
	comp5.show();

	return 0;
}

输出结果：执行成功。

⑤复合运算符赋值重载：例如+=即为复合赋值运算符
还是接着CComplex来看：

//+=运算符重载
void operator+=(const CComplex &src)
{
	mreal += src.mreal;
	mimage += src.mimage;
}

执行结果：执行成功。

三、输出运算符重载

假如我们写了一个模板代码：里面接收一个对象或者变量，在show中进行打印。但是存在问题，并不知道用户将来会有什么类型为其实例化。万一用户使用自定义的类类型对其实例化，例如：CComplex，如何对CComplex对象打印？

template<typename T>
void show(T a)
{
	cout << a <<endl;
}

因此为了让对象的打印达到通用，我们需要对输出运算符进行重载，需要将其提供为全局方法并将其声明为友元函数。

ostream& operator<<(ostream &out, const CComplex &src)
{
	out << "mreal:" << src.mreal << "mimage:" << src.mimage << endl;
	return out;
}

执行结果：输出成功。

来源：CSDN

作者：硕～

链接：https://blog.csdn.net/qq_42441693/article/details/104789563