【C++】- 类和对象（运算符重载！！const！！详解！！）

news2024/9/27 15:22:35

类和对象③

介绍运算符重载
赋值运算符重载
++运算符重载
const

在这里插入图片描述在学习C语言时，我们首先接触的就是变量，再深入学习，我们可以利用运算符对变量进行操作，当我们使用C++编写程序时，经常会遇到一些需要对特殊的例如自定义数据类型进行特殊操作的情况。为此，C++提供了运算符重载的机制，可以通过重新定义运算符的行为，实现对自定义数据类型的运算进行特殊定义和处理。在本文中，我们将探讨运算符重载的概念、语法以及一些实际应用。

运算符重载是指通过重新定义运算符的行为，使其适用于自定义数据类型。换句话说，我们可以通过重载运算符来定义两个对象之间的操作，使其具有更直观且符合实际需求的行为。

C++中支持对大部分运算符进行重载，包括算术运算符、比较运算符、位运算符（如 &、|、^）等等。通过运算符重载，我们可以扩展这些运算符的用法，使其适用于我们自定义的数据类型

介绍运算符重载

运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

所以运算符重载是通过函数重载的方式来实现的，其中函数名为运算符的符号。运算符重载函数可以是类的成员函数或友元函数。下面是运算符重载函数的一般形式：

返回值类型 operator运算符 (参数列表) {
    // 运算符的实现
}

在这里插入图片描述在运算符重载函数中，参数列表指定了参与运算的操作数。返回值类型通常为该类类型的引用或对象，以支持连续运算。

需要注意的是，不是所有的运算符都可以被重载，.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。而且在重载运算符时，也需要遵循一些规则和约束条件。例如，运算符的优先级和结合性不能改变，某些运算符（如赋值运算符）应该返回左操作数的引用，等等。

赋值运算符重载

赋值运算符是C++中最常用的运算符之一，它用于将一个对象的值赋给另一个对象。在C++中，我们可以通过重载赋值运算符来定义自定义数据类型的赋值操作，使其适用于我们自己定义的数据类型。

我们已经知道了运算符重载的格式，看代码示例:

class MyClass {
public:
    MyClass& operator=(const MyClass& other)
    {
        // 赋值操作的实现
        return *this;
    }
};

在上面的代码中，我们定义了一个MyClass类，并重载了赋值运算符。注意到返回的是一个 指向当前对象的引用（即*this），这是为了支持连续赋值操作。在重载函数中，我们接收一个指向另一个MyClass对象的引用，并将其值赋给当前对象。最后返回一个指向当前对象的引用。

赋值运算符（即=）是用于对象之间的赋值操作。它的重载允许我们定义自定义对象之间的赋值行为。在C++中，赋值运算符可以重载为类的成员函数，但不能重载为全局函数。

这是因为赋值运算符需要访问对象的私有成员变量，以便完成赋值操作。而成员函数具有隐含的this指针，可以直接访问对象的成员变量。因此，将赋值运算符重载为成员函数更加自然和方便。

在这里插入图片描述另一方面，全局函数无法直接访问类的私有成员变量。如果将赋值运算符重载为全局函数，那么它将无法直接访问类的私有成员变量，从而无法完成赋值操作。为了能够访问类的私有成员变量，我们需要使用友元函数或者友元类来实现。但是，这样做会破坏封装性，并且增加了复杂性。

综上所述，将赋值运算符重载为类的成员函数更加合理和方便，因为它可以直接访问类的私有成员变量，而全局函数无法直接访问类的私有成员变量。

赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

++运算符重载

重载运算符++有两种形式：前置递增和后置递增。

1. 前置++运算符重载：

// 前置递增运算符重载
ClassName& operator++()
{
    // 实现前置递增操作
    // 返回递增后的对象本身
    return *this;
}

在前置递增运算符重载中，操作符函数不需要任何参数。它直接对被操作对象进行递增操作，并返回递增后的对象本身。例如，可以通过以下方式使用前置递增运算符重载：

ClassName obj;
++obj; // 调用前置递增运算符重载函数

2. 后置++运算符重载：：

// 后置递增运算符重载
ClassName operator++(int)
{
    // 创建一个副本用于保存递增前的对象状态
    ClassName temp = *this;
    
    // 实现递增操作
    // 更新当前对象的状态
    
    // 返回递增前的对象副本
    return temp;
}

在后置递增运算符重载中，操作符函数需要一个额外的int参数（虽然该参数不会被实际使用）。它首先创建一个副本用于保存递增前的对象状态，然后对当前对象进行递增操作，并返回递增前的对象副本。但是在调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
例如，可以通过以下方式使用后置递增运算符重载：

ClassName obj;
obj++; // 调用后置递增运算符重载函数

可重载的运算符有很多种，本文只以++运算符和赋值运算符为例演示。

运算符重载是一种非常有用的编程技术，可以简化代码、提高可读性和灵活性。通过为自定义类型重载运算符，我们可以让它们具备与内置类型相似的行为，使得代码更加直观和易于理解。然而，在使用运算符重载时，我们应该注意不要滥用，合理使用才能发挥其优势。

const

在运算符重载中，const关键字的使用非常重要。它可以用于修饰运算符重载函数的参数和返回值，以确保其不会修改对象的状态。

一般情况下，const大致有两种用法：

修饰参数：
在运算符重载函数中，如果参数是类的成员变量，并且不需要修改其值，可以将参数声明为const引用。这样可以避免不必要的复制操作，并且告诉编译器该函数不会修改参数的值。

例如，在向量类的加法运算符重载函数中，我们可以将参数声明为const引用：

Vector operator+(const Vector& other) const {
    // ...
}

这样做可以避免对other对象进行复制，并且明确表示该函数不会修改other对象的值。

修饰返回值：
如果运算符重载函数返回的是一个临时对象，并且不希望其被修改，可以将返回值声明为const。这样可以防止对返回值进行非法的修改操作。用const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

这样做可以确保返回的临时对象不会被修改。