C++ ：运算符重载

运算符重载：

运算符重载概念：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

 

运算符的重载实际是一种特殊的函数重载，必须定义一个函数，并告诉C++编译器，当遇到该重载的运算符时调用此函数。这个函数叫做运算符重载函数，通常为类的成员函数

定义运算符重载函数的一般格式
返回值类型 类名::operator重载的运算符(参数表)  {.......}

operator是关键字，它与重载的运算符一起构成函数名。因函数名的特殊性，C++编译器可以将这类函数识别出来。

加号运算符重载： 

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算

1.成员函数实现 + 号运算符重载

 

#include <iostream>
using namespace std;//加号运算符重载class Person
{
public://1 成员函数实现 + 号运算符重载Person operator+(Person& p){Person temp;temp.m_A = this->m_A + p.m_A;temp.m_B = this->m_B + p.m_B;return temp;}int m_A;int m_B;
};void test01() {Person p1;p1.m_A = 10;p1.m_B = 10;Person p2;p2.m_A = 10;p2.m_B = 10;Person p3 = p1 + p2;cout <<  "p3.m_A = " << p3.m_A<< endl;cout <<  "p3.m_B = " << p3.m_B<< endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

（2）.全局函数重载：

class Person
{
public://1 成员函数实现 + 号运算符重载/*Person operator+(Person& p){Person temp;temp.m_A = this->m_A + p.m_A;temp.m_B = this->m_B + p.m_B;return temp;}*/int m_A;int m_B;
};//2.全局函数重载+号
Person operator+(Person& p1, const Person& p2)
{Person temp;temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;return temp;
}//3 运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(Person& p1, int num)
{Person temp;temp.m_A = p1.m_A + num;temp.m_B = p1.m_B + num;return temp;
}void test01() {Person p1;p1.m_A = 10;p1.m_B = 10;Person p2;p2.m_A = 10;p2.m_B = 10;//成员函数方式Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)Person p3 = p1 + p2;//全局函数重载本质调用：Person p3 = operator+(p1, p2);Person p3 = p1 + p2;//cout <<  "p3.m_A = " << p3.m_A<< endl;cout <<  "p3.m_B = " << p3.m_B<< endl;
}int main() 
{test01();system("pause");return 0;
}

2.左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

#include <iostream>
using namespace std;//左移运算符重载class Person
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);public:Person(int a, int b){this->m_A = a;this->m_B = b;}
private:
//成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果//void operator<<(Person& p){//}int m_A;int m_B;
};//全局函数实现左移重载
ostream& operator<<(ostream& cout, Person &p)  //本质 operator<<(cout,p) 简化cout<<p
{cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;return cout;
}void test01()  
{Person p(10,10);//p.m_A = 10;//p.m_B = 10;cout << p<<"hello world"<<endl; //链式编程   输出一个对象就能打印他的属性
} int main() 
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

3.递增运算符重载

作用： 通过重载递增运算符，实现自己的整型数据

总结：前置递增返回引用，后置递增返回值

先写一个输出整形数据的：

class MyInteger 
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:MyInteger() {m_Num = 0;}private:int m_Num;
};//重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{cout << myint.m_Num << endl;    //全局函数想要访问私有属性return cout;
}
void test01()
{MyInteger myint;cout << myint << endl;}int main() 
{test01();system("pause");return 0;
}

输出结果： 0

 

class MyInteger 
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:MyInteger() {m_Num = 0;}//重载前置++运算符 返回引用为了一直对一个数据进行递增操作MyInteger& operator++(){//先++m_Num++;//再返回return *this;}//重载后置++运算符  //int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增MyInteger operator++(int){//先记录当时结果MyInteger temp = *this;//后递增m_Num++;//最后将记录结果做返回return temp;}private:int m_Num;
};//重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{cout << myint.m_Num << endl;    //全局函数想要访问私有属性return cout;
}
void test01()
{MyInteger myint;cout << ++myint << endl;}void test02()
{MyInteger myint;cout << myint++ << endl;cout << myint << endl;
}int main() 
{// test01();test02();system("pause");return 0;
}

4.赋值运算符重载： 

c++ 编译器至少给一个类添加 4 个函数

1. 默认构造函数 ( 无参，函数体为空 )

2. 默认析构函数 ( 无参，函数体为空 )

3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

4. 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝

如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题

class Person
{
public:Person(int age){m_Age = new int(age);  //把数据创建在堆区 }~Person(){if (m_Age != NULL){delete m_Age;m_Age = NULL;}}                           //释放堆区内存  int* m_Age;};void test01()
{Person p1(18);Person p2(20);p2 = p1;    //赋值操作cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

上示代码会崩;

 崩溃原因：堆区内存重复释放

 

解决方法： 

 示例如下：

class Person
{
public:Person(int age){m_Age = new int(age);  //把数据创建在堆区 }~Person(){if (m_Age != NULL){delete m_Age;m_Age = NULL;}}                           //释放堆区内存  //重载 赋值运算符    （编译器默认提供） 是一个浅拷贝的操作，创建在堆区d的属性，就会出现堆区内存重复释放Person& operator=(Person &p)  //返回引用{//编译器提供的代码是浅拷贝//m_Age = p.m_Age;//应该先判断是否有属性在堆区，如果有先释放干净，然后再深拷贝if (m_Age != NULL){delete m_Age;m_Age = NULL;}//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题m_Age = new int(*p.m_Age);//返回自身  为了实现连等return *this;}int* m_Age;        //创建在堆区};void test01()
{Person p1(18);Person p2(20);Person p3(30);p3 = p2 = p1; //赋值操作cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

拷贝构造函数 与赋值重载函数的区别。
总结: 浅赋值与深复制。
什么时候使用深拷贝和深赋值。
在类型设计中，使用动态内存或使用内核对象时，必须重新实现拷贝构造函数和赋值重载 

 5.关系运算符重载：

作用： 重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作

如下图，对于内置类型来说，编译器可以正常运行，但是对于自定义类型来说，程序会出现崩溃现象。

class Person
{
public:Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值{m_Name = name;m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;};void test01()
{Person p1("Tom", 18);Person p2("Tom", 18);if (p1 == p2)  、//err{cout << "a和b相等" << endl;}else{cout << "a和b不相等" << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

对于== 

重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作 

class Person
{
public:Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值{m_Name = name;m_Age = age;}//重载 == 号bool operator==(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}string m_Name;int m_Age;};void test01()
{Person p1("Tom", 18);Person p2("Tom", 18);if (p1 == p2)   //err 需要重载=={cout << "p1和p2相等" << endl;}else{cout << "p1和p2不相等" << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

 对于！= 

class Person
{
public:Person(string name, int age)   //用构造函数进行赋初值{m_Name = name;m_Age = age;}//重载 == 号bool operator==(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}bool operator!=(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return false;}else{return true;}}string m_Name;int m_Age;};void test01()
{Person p1("Tom", 18);Person p2("Jerry", 18);if (p1 == p2)   //err 需要重载=={cout << "p1和p2相等" << endl;}else{cout << "p1和p2不相等" << endl;}if (p1 != p2)   //err 需要重载=={cout << "p1和p2是不相等" << endl;}else{cout << "p1和p2相等" << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

运行结果：

 

6.函数调用运算符重载

函数调用运算符 () 也可以重载

由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数

仿函数没有固定写法，非常灵活

//打印输出类
class MyPrint
{
public://重载函数调用运算符 也称为仿函数void operator()(string test)  //()代表了函数名 (string test) 形参列表{cout << test << endl;}
};void MyPrint02(string test)
{cout << test << endl;
}void test01()
{MyPrint myPrint;myPrint("hello world");//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数MyPrint02("hello world");      //函数调用
}//仿函数非常灵活 没有固定的写法  依照需求 写对应的仿函数
//加法类class MyAdd  //实现两数相加
{
public:int operator()(int num1,int num2){return num1 + num2;}
};void test02()
{MyAdd myadd;   //先创建对象int ret = myadd(100, 100);cout << "ret = " << ret << endl;//匿名对象调用  类型加小括号cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}int main() 
{test01();//test02();system("pause");return 0;
}

运算符重载函数的总结:

1、运算符重载函数的函数名必须为关键字operator加一个合法的运算符。在调用该函数时，将右操作数作为函数的实参。
2、当用类的成员函数实现运算符的重载时，运算符重载函数的参数(当为双目运算符时)为一个或(当为单目运算符时)没有。运算符的左操作数一定是对象，因为重载的运算符是该对象的成员函数，而右操作数是该函数的参数。
3、单目运算符“++”和“"存在前置与后置问题.

前置“++"格式为:
返回类型 类名::operator++(){......}
而后置“++"格式为:
返回类型 类名::operator++(int){......}
后置“++”中的参数int仅用作区分，并无实际意义，可以给一个变量名，也可以不给变量名。

4、C++中只有极少数的运算符不允许重载

重载运算符有以下几种限制：
不可臆造新的运算符.
不能改变运算符原有的优先级、结合性和语法结构,不能改变运算符操作数的个数.
运算符重载不宜使用过多
重载运算符含义必须清楚，不能有二义性