运算符重载（Operator Overloading）

news2024/10/22 16:32:14

定义

在C++中，运算符重载（Operator Overloading）是一种允许程序员为自定义数据类型重新定义或重载已有的运算符的功能。通过运算符重载，我们可以使得自定义类型的对象能够像内置类型（如int、float等）一样使用运算符。

运算符重载的规则

不能改变运算符的优先级和结合性：重载的运算符必须保持其原有的优先级和结合性。
不能创建新的运算符：我们只能重载C++中已经存在的运算符。
有些运算符不能被重载：如.、.*、?:、sizeof、typeid等运算符不能被重载。
重载运算符不能改变操作数的个数：重载的运算符必须保持原有的操作数个数。
重载运算符可以是成员函数或非成员函数：对于非成员函数，需要至少有一个参数是自定义类型；对于成员函数，第一个参数（即this指针）总是隐式的。

示例

下面是一个简单的示例，展示了如何为自定义的复数类重载加法运算符：

#include <iostream>  
  
class Complex {  
public:  
    double real;  
    double imag;  
  
    Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}  
  
    // 重载加法运算符作为成员函数  
    Complex operator+(const Complex& rhs) const {  
        return Complex(real + rhs.real, imag + rhs.imag);  
    }  
  
    void print() const {  
        std::cout << "(" << real << ", " << imag << ")" << std::endl;  
    }  
};  
  
int main() {  
    Complex c1(1, 2);  
    Complex c2(3, 4);  
    Complex sum = c1 + c2;  // 使用重载的加法运算符  
    sum.print();           // 输出: (4, 6)  
    return 0;  
}

编译运行

在这个例子中，我们定义了一个Complex类来表示复数，并为其重载了加法运算符。重载的加法运算符是一个成员函数，它接受一个Complex类型的右操作数（通过const Complex& rhs参数），并返回一个新的Complex对象，该对象的实部和虚部分别是两个操作数对应部分的和。

非成员函数运算符重载示例

有时，将运算符重载为非成员函数可能更为合适，特别是当运算符涉及两个不同类型的对象时。

示例

#include <iostream>  
  
class Complex {  
public:  
    double real;  
    double imag;  
  
    Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}  
  
    // 其他成员函数...  
};  
  
// 重载乘法运算符作为非成员函数  
Complex operator*(const Complex& lhs, const Complex& rhs) {  
    return Complex(lhs.real * rhs.real - lhs.imag * rhs.imag,  
                    lhs.real * rhs.imag + lhs.imag * rhs.real);  
}  
  
int main() {  
    Complex c1(1, 2);  
    Complex c2(3, 4);  
    Complex product = c1 * c2;  // 使用重载的乘法运算符  
    // ...  
    return 0;  
}

在这个例子中，乘法运算符被重载为一个非成员函数，它接受两个Complex类型的参数，并返回一个新的Complex对象，该对象表示两个复数的乘积。注意，非成员函数需要能够访问类的私有成员，因此通常需要将运算符重载函数声明为类的友元函数。然而，在这个例子中，由于我们只需要访问公共成员real和imag，因此不需要将运算符重载函数声明为友元。