C++学习笔记----8、掌握类与对象(六)---- 操作符重载(1)
经常在对象上执行如相加,比较,文件传输等操作。例如,spreadsheet只有在可以在上面执行自述运算才有用,比如对整行的单元格求和。所有这些都可以通过重载操作符来完成。
许多人发现操作符重载的语法复杂而令人迷惑。至少一开始是这样。真实情况是想让事情更简单。在本节你会发现,那并不意味着写类时更简单,只是使用类时更简单。关键点是让新类与内建像int与double这样的类型一样简单:使用+来使对象相加要比记住不管是add()或是sum()这样的成员函数名要容易多了。
注意:作为服务给客户提供类的操作符重载。
在这一点上,你可能会想到底哪些操作符可以重载呢?答案是几乎所有--甚至是你没有听说过的。本章会浮光掠影地简单涉及一下:赋值操作符在本章的前面 已经解释过了,而本节要介绍的是基础的算术操作符,缩写的算术操作符,以及比较操作符。重载流插入与释放操作符也比较有用。还有,有一些麻烦但是又比较有趣的东东,一开始你可能并不想用操作符重载来做。在标准库中大量使用操作符重载。以后我们会解释怎么以及什么时候重载其他的操作符。以及标准库方面的内容。
1、例子:SpreadsheetCell的另外内容的实现
在真正的面向对象的编程风格中,SpreadsheetCell对象应该能够把自己与其它SpreadsheetCell对象相加。将一个单元格与另一个单元格相加生成结果为第三个单元格。这并不会改变原来的任一单元格。SpreadsheetCell相加的意思就是单元格值的相加。
1.1、第一次尝试:加成员函数
可以为SpreadsheetCell类像这样声明与定义add()成员函数:
export class SpreadsheetCell
{
public:SpreadsheetCell add(const SpreadsheetCell& cell) const;// Omitted for brevity
};
该成员函数将两个单元格相加,返回一个新的第三个单元格 ,其值是前两个的和。声明为const并且 用一个const SpreadsheetCell的引用是因为add()不会改变任意一个源单元格。下面是其实现:
SpreadsheetCell SpreadsheetCell::add(const SpreadsheetCell& cell) const
{return SpreadsheetCell { getValue() + cell.getValue() };
}
可以像这样来使用add()成员函数:
SpreadsheetCell myCell { 4 }, anotherCell { 5 };
SpreadsheetCell aThirdCell { myCell.add(anotherCell) };
auto aFourthCell { aThirdCell.add(anotherCell) };
这也可以达到目的,但是有一点儿繁琐,我们可以做得更好。
1.2、第二次尝试:重载操作符+作为成员函数
用加号类似于两个int或者两个double的方式来将两个单元格相加会比较方便--有点儿像下面这样:
SpreadsheetCell myCell { 4 }, anotherCell { 5 };
SpreadsheetCell aThirdCell { myCell + anotherCell };
auto aFourthCell { aThirdCell + anotherCell };
c++允许你写自己的加号版本,叫做加操作符,来正确地作用于类。为了做到这一点,写一个名字叫做operator+的成员函数,看起来像这样:
export class SpreadsheetCell
{
public:SpreadsheetCell operator+(const SpreadsheetCell& cell) const;// Omitted for brevity
};
注意:在operator与加号之间可以加入空格。例如,可以将operator+写成operator +。我们还是使用没有空格的风格。
重载的operator+成员函数的定义与add()成员函数的实现是一样的:
SpreadsheetCell SpreadsheetCell::operator+(const SpreadsheetCell& cell) const
{return SpreadsheetCell { getValue() + cell.getValue() };
}
现在你就可以使用前面展示的加号操作符来将两个单元格 相加了。
我们还是比较习惯于这种语法。不要过于担心奇怪的成员函数名operator+----它就是一个类似于foo或add的名字而已。为了理解语法的其余部分,它有助于理解真实发生的情况。当c++编译器解析程序时,遇到比如说+,-,=,或<<这样的操作符,它会用operator+,operator-,operator=,或operator<<这样的名字来找函数或成员函数,特别是,带有适合的参数的。例如,当编译器看到下面的代码行,它会尝试在SpreadsheetCell类中去找成员函数名字为operator+,接受另一个SpreadsheetCell作为参数(或者,在本章后面会讨论到的,接受两个SpreadsheetCell参数的全局函数,名字叫做operator+):
SpreadsheetCell aThirdCell { myCell + anotherCell };
如果SpreadsheetCell类包含这样一个operator+成员函数,上面的行就会被翻译成这样:
SpreadsheetCell aThirdCell { myCell.operator+(anotherCell) };
注意,operator+没有要求其参数的对象是与它所写的类是同一种类型。你可以写一个SpreadsheetCell的operator+,拿一个Spreadsheet去加到SpreadsheetCell。这对于程序员是讲不通的,但是编译器是允许的。下一节会给出一个SpreadsheetCell的operator+接受double值的例子。
也要注意,可以让operator+返回你想的任何类型。然而,应该遵循最少惊奇的原则;也就是说,operator+的返回类型通常应该是用户想要的。
1.2.1、隐式转换
令人吃惊的是,一旦写完前面所示的operator+,不但可以将两个单元格相加,也可以将一个单元格加到一个string_view,一个double,或一个int!下面是一些例子:
SpreadsheetCell myCell { 4 }, aThirdCell;
string str { "hello" };
aThirdCell = myCell + string_view{ str };
aThirdCell = myCell + 5.6;
aThirdCell = myCell + 4;
这些代码能跑的原因是编译器会比尝试找到合适的operator+的所指的正确的类型更多的工作。编译器也会尝试找到合适的类型转换。SpreadsheetCell类有转换构造函数将double或string_view转换成一个SpreadsheetCell。在前面的例子中,当编译器看到一个SpreadsheetCell尝试将自身加到一个double上,它发现SpreadsheetCell构造函数用了double并且 构建了一个临时的SpreadsheetCell对象传递给operator+。同样的,当编译器看到代码行尝试将一个SpreadsheetCell加到一个string_view上时,它会调用string_view SpreadsheetCell构造函数生成一个临时的SpreadsheetCell传递给operator+。
要记住,虽然使用隐式转换构造函数可以效率不高,因为要生成临时对象。在这个例子中,为了避免隐式构建与double相加,可以写如下的第二个operator+:
SpreadsheetCell SpreadsheetCell::operator+(double rhs) const
{return SpreadsheetCell { getValue() + rhs };
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