C++ 運(yùn)算符重載的基本概念

C++ 預(yù)定義的運(yùn)算符，只能用于基本數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算：整型、實(shí)型、字符型、邏輯型等等，且不能用于對(duì)象的運(yùn)算。但是我們有時(shí)候又很需要在對(duì)象之間能用運(yùn)算符，那么這時(shí)我們就要重載運(yùn)算符，使得運(yùn)算符能用于對(duì)象之間的運(yùn)算。

比如，在數(shù)學(xué)上，兩個(gè)復(fù)數(shù)可以直接進(jìn)行+、-等運(yùn)算，但在C++中，直接將+或-用于復(fù)數(shù)對(duì)象是不允許的。有時(shí)會(huì)希望，讓對(duì)象也能通過運(yùn)算符進(jìn)行運(yùn)算。這樣代碼就更簡(jiǎn)潔，也容易理解。

例如：

complex_a 和 complex_b 是兩個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)象，求兩個(gè)復(fù)數(shù)的和，希望的能直接寫成：complex_a + complex_b

這時(shí)我們就需要對(duì)+號(hào)運(yùn)算符進(jìn)行重載。

— 2 —

運(yùn)算符重載的形式

返回值類型 operator 運(yùn)算符(形參表)
{
    ...
}

下面舉個(gè)例子，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)數(shù)對(duì)象的+和-運(yùn)算符重載：

class Complex // 復(fù)數(shù)類
{
public:
// 構(gòu)造函數(shù)，如果不傳參數(shù)，默認(rèn)把實(shí)部和虛部初始化為0
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0):m_real(r),m_imag(i) {  }

// 重載-號(hào)運(yùn)算符，屬于成員函數(shù)
Complex operator-(const Complex & c)
{
// 返回一個(gè)臨時(shí)對(duì)象
return Complex(m_real - c.m_real, m_imag - c.m_imag);
}

// 打印復(fù)數(shù)
void PrintComplex()
{
cout << m_real << "," << m_imag << endl;
}
    
    // 將重載+號(hào)的普通函數(shù)，定義成友元函數(shù)
    // 目的是為了友元函數(shù)能訪問對(duì)象的私有成員
    friend Complex operator+(const Complex &a, const Complex &b);
    
private:
double m_real;  // 實(shí)部的值
double m_imag;  // 虛部的值
};

// 重載+號(hào)運(yùn)算符，屬于普通函數(shù)，不是對(duì)象的成員函數(shù)
Complex operator+(const Complex &a, const Complex &b)
{
// 返回一個(gè)臨時(shí)對(duì)象
return Complex(a.m_real + b.m_real, a.m_imag + b.m_imag);
}

int main()
{
Complex a(2,2);
Complex b(1,1);
Complex c;

c = a + b; // 等價(jià)于c = operator+(a,b)
c.PrintComplex();

c = a - b; // 等價(jià)于 c = a.operator-(b)
c.PrintComplex();

return 0;
}

輸出結(jié)果：

3,3
1,1

從上面的例子中，我們可以知道重載為成員函數(shù)和普通函數(shù)的區(qū)別了：

• 重載為成員函數(shù)時(shí)，參數(shù)個(gè)數(shù)為運(yùn)算符目數(shù)減一。如：c = a - b;等價(jià)于c = a.operator-(b)

• 重載為普通函數(shù)時(shí)，參數(shù)個(gè)數(shù)為運(yùn)算符目數(shù)。如：c = a + b; 等價(jià)于c = operator+(a,b)

在上面的代碼中，我把重載+號(hào)運(yùn)算符的普通函數(shù)，在Complex復(fù)數(shù)類中定義成了友元函數(shù)，目的是為了友元函數(shù)能訪問對(duì)象的私有成員，否則會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。

— 3 —

加減運(yùn)算符的返回值和參數(shù)表

這里還有個(gè)值得思考的問題：

• 為什么重載-號(hào)和+號(hào)運(yùn)算符函數(shù)的返回類型是Complex對(duì)象而不是Complex &呢？

• 為什么重載-號(hào)和+號(hào)的運(yùn)算符函數(shù)的參數(shù)表是const Complex & c常引用類型而不是Complex c呢？

// 重載-號(hào)運(yùn)算符，屬于成員函數(shù)
Complex Complex::operator-(const Complex & c)
{
// 返回一個(gè)臨時(shí)對(duì)象
return Complex(m_real - c.m_real, m_imag - c.m_imag);
}

首先先說一下參數(shù)表為什么是const Complex & c常引用類型，首先如果參數(shù)表如果普通的對(duì)象形式Complex c，那么在入?yún)⒌臅r(shí)候，就會(huì)調(diào)用默認(rèn)的賦值（拷貝）構(gòu)造函數(shù)，產(chǎn)生了一個(gè)臨時(shí)對(duì)象，這會(huì)增大開銷，所以就采用引用的方式，同時(shí)又為了防止引用的對(duì)象被修改，所以就定義成了const Complex & c常引用類型。

再來說一下返回值為什么是普通Complex對(duì)象，因?yàn)楸敬?- 號(hào)和 + 號(hào)運(yùn)算符的函數(shù)執(zhí)行之后，需要返回一個(gè)新的對(duì)象給到左值。