第五层：C++中的运算符重载

news2024/11/16 7:25:54

文章目录

  • 前情回顾
  • 运算符重载
    • 概念
    • 为什么会出现运算符重载
    • 运算符重载中函数名格式
    • 加减运算符重载
      • 作用
      • 实现
    • 左移运算符重载
      • 作用
      • 左移运算符是什么？
      • 实现
    • 递增递减运算符
      • 作用
      • 实现
        • 前置
        • 后置
    • 赋值运算符重载
    • 关系运算符重载
      • 作用
      • 实现
    • 函数调用运算符重载
  • 第二种重载掌握！突破
  • 本章知识点（图片形式）

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前情回顾

第四层中，我遇到了一个很新奇的力量，叫做友元，可以把一些人变成好朋友的神奇力量，除此之外，还学习到了，类内声明函数，类外进行定义的操作，同时，也踏入了第五层…

  • 🚄上章地址：第四层：友元与函数成员别样定义

运算符重载

黑黝黝的洞口，一个人影在缓缓出现，“我就知道你肯定可以掌握友元的，这次需要你掌握另一种重载的力量——运算符重载，祝你好运…”。“新的重载吗…”。

概念

  • 对已有的运算符进行重新定义，赋予其另一种功能，以适应各种不同的运算类型

为什么会出现运算符重载

  • 对于内置的数据类型，编译器知道如何运算，但是对于自定义类型，是不知道如何去运算的，这个时候就需要运算符重载，本质上，是写一个函数来告诉编译器。

运算符重载中函数名格式

  • 对于运算符重载中，上面提到，本质上是写一个函数，不同的人对于函数的命名方式是不一样的，这样编译器也不好识辨，这个函数是不是在实现运算符重载，所以编译器提供了一个固定的格式：
  • operator+（这里这个加号可以替换成别的符号，当你要对什么符号进行运算符重载时就用什么符号）

加减运算符重载

作用

  • 实现两个自定义数据类型的相加减运算

实现

上面提到对于内置数据类型编译器可以知道如何去运算，而自定义类型是不知道的，那现在有一个类，它有三个对象，其中一个对象等于其他两个对象加起来，要怎么实现，可以先验证直接用+能不能进行：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	int _a;
	int _b;
};

void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3;
	a3 = a1 + a2;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
报错了，没有与这些操作数匹配的“+”运算符，这个错误说明了编译器是不知道对象内部怎么进行加减的，那设计一个函数，函数名字用上面提到的operate+：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	A operator+(A &a1)
	{
		A tmp;
		tmp._a = this->_a + a1._a;
		tmp._b = this->_b + a1._b;
		return tmp;
	}
	int _a;
	int _b;
};

void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3;
	a3 = a1 + a2;
	cout << a3._a<<"   "<< a3._b;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
其实这中写法的本质还是调用函数，即：

  • a3=a1+a2 == a3=a1.operator+(a2)

同时也可以把这个改成类外的全局函数，这个时候传参就需要传两个，内部改一下：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator+(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a + a2._a;
	tmp._b = a1._b + a2._b;
	return tmp;
}

void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3;
	a3 = a1 + a2;
	cout << a3._a<<"   "<< a3._b;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
也是可以正常跑起来的。
减号同理，与加号实现原理一致，只需要把+换成-。

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}

void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3;
	a3 = a1 - a2;
	cout << a3._a<<"   "<< a3._b;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

左移运算符重载

作用

  • 可以输出自定义的数据类型

左移运算符是什么？

  • 左移运算为程序员调用cout的时候，会在后面加“<<”，这个就是左移运算符

实现

同样，可以直接用cout来进行只用类就把类内属性都打印出来吗：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}

void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3(0, 0);
	a3 = a1 - a2;
	cout << a3 << endl ;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

明显是不可以的，那要怎么样进行改造呢？如果是成员函数呢？传参和返回类型是什么？返回类型暂定为void，那参数呢？cout吗？那传参cout简化就变成了：

  • 对象<<cout

放的顺序不一样，所以成员函数无法实现，那就用全局函数，用之前，需要探究一个事情，cout是什么类型？转到定义看一下：

在这里插入图片描述
cout的类型就是ostream，那类型解决了，还有什么注意事项吗？有，并且很重要：

  • 对于全局来说，只有一个cout，所以cout是需要进行引用的，对象也是需要进行引用才可以。
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}
void operator<<(ostream& cout, A& a3)
{
	cout << a3._a << "   " << a3._b;
}
void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3(0, 0);
	a3 = a1 - a2;
	cout << a3 << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
为什么这里还是有报错？对于cout这种能一直在后面追加编程，称作链式编程，在前面的this指针中，提到过一种用途，这里也要用到，因为返回的是void，所以对于endl来说，前面的就不是cout，所以就不能进行输出，那这里就需要返回一个cout，cout的类型，同时记得加引用：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, A& a3)
{
	cout << a3._a << "   " << a3._b;
	return cout;
}
void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3(0, 0);
	a3 = a1 - a2;
	cout << a3 << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

递增递减运算符

作用

  • 通过重载递增递减预算符，实现自己类内的整型数据

实现

前置

前置的递增递减是前++（- -），在使用，所以可以先在实现的函数内部先进行++（- -），在返回引用，这里为什么要返回引用呢？如果不返回引用，那就是对局部这个变量进行了++（- -），多次使用++（- -），本身只会生成一次，因为不是引用，会产生拷贝，把数据拷贝到新的空间上：

  • 使用引用
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	A& operator++()
	{
		this->_a++;
		this->_b++;
		return *this;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, A& a3)
{
	cout << a3._a << "   " << a3._b;
	return cout;
}
void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3(0, 0);
	a3 = a1 - a2;
	cout << ++(++a3) << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

  • 不使用引用
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{

	}
	A(int a, int b)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	A operator++()
	{
		this->_a++;
		this->_b++;
		return *this;
	}
	//A operator+(A &a1)
	//{
	//	A tmp;
	//	tmp._a = this->_a + a1._a;
	//	tmp._b = this->_b + a1._b;
	//	return tmp;
	//}
	int _a;
	int _b;
};
A operator-(A& a1, A& a2)
{
	A tmp;
	tmp._a = a1._a - a2._a;
	tmp._b = a1._b - a2._b;
	return tmp;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, A& a3)
{
	cout << a3._a << "   " << a3._b;
	return cout;
}
void test1()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(10, 10);
	A a3(0, 0);
	a3 = a1 - a2;
	cout << ++(++a3) << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
直接是报错的。
前置递减实现也相同，将++换成–即可。

后置

当定义后置++的时候，发现，与前置++使用的是一样的名字，发现了重定义，那这个时候怎么办？可以在参数中写一个int，用于区分，这个int属于占位参数，用于区分前置递增和后置递增，编译器是只认int的，对于后置递增，应该记录初始结果，如果在递增，返回初始结果，这个时候应该返回值，而不是引用，因为返回的是一个局部变量，如果返回引用，就会非法访问：

  • 不是用引用
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int a)
	{
		_a = a;
	}
	//后置++
	A operator++(int)
	{
		int a = this->_a++;
		return a;
	}
	int _a;
};
void test1()
{
	A a1(10);
	cout << a1._a++ << endl;
	cout << a1._a << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

  • 是引用
#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int a)
	{
		_a = a;
	}
	//后置++
	A& operator++(int)
	{
		int a = this->_a++;
		return a;
	}
	int _a;
};
void test1()
{
	A a1(10);
	cout << a1._a++ << endl;
	cout << a1._a << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

赋值运算符重载

  • 其实在C++中，编译器一般会给一个类默认提供四个函数
  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. 默认拷贝函数，对属性进行浅拷贝
  4. 赋值运算符，对属性进行浅拷贝

注意！：

  • 当这个时候属性内的值有属性指向堆区时，赋值操作符也会产生深拷贝和浅拷贝问题

编译器提供的是浅拷贝，这个时候在析构函数内进行delete释放内存时，会出现内存释放两次，所以这个时候operator=修改成深拷贝即可，注意，在赋值操作符之前，应该先判断赋值左侧值内堆区是否有数据，有数据要先释放干净，在进行深拷贝，记得返回值要返回自身：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A()
	{
		p = new int;
	}
	~A()
	{
		delete p;
		p = NULL;
	}
	void operator=(A& a)
	{
		if (p != NULL)
		{
			p = NULL;
		}
		p = new int(*a.p);
	}
	int* p;
};

void test1()
{
	A a;
	*a.p = 10;
	A b;
	b = a;
	cout << *b.p << endl;
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

关系运算符重载

作用

  • 可以人两个自定义类型进行比较操作

实现

只用对比每一组属性是否相等，相等返回真，不相等返回假：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int a, char c)
	{
		_a = a;
		_c = c;
	}
	bool operator==(A& a)
	{
		if (_a == a._a && _c == a._c)
		{
			return 1;
		}
		return 0;
	}
	int _a;
	char _c;
};
void test1()
{
	A a(10, 'c');
	A b(10, 'c');
	if (a == b)
	{
		cout << "a=b" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a!=b" << endl;
	}
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

函数调用运算符重载

  • 函数调用操作符()也可以重载
  • 由于重载后调用的方式和函数本身的调用相似，所以也被称为仿函数
  • 仿函数没有固定写法，函数体内可以写任何。

事例：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	void operator()()
	{
		cout << "仿函数调用" << endl;
	}
};
void test1()
{
	A a;
	a();
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

第二种重载掌握！突破

面前的石碑碎去，露出后面黑黝黝的洞口…

本章知识点（图片形式）

在这里插入图片描述

😘预知后事如何，关注新专栏，和我一起征服C++这座巨塔
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Python SciPy 插值及其他各种插值法

Python SciPy 插值及其他各种插值法

SciPy 插值什么是插值&#xff1f;在数学的数值分析领域中&#xff0c;插值&#xff08;英语&#xff1a;interpolation&#xff09;是一种通过已知的、离散的数据点&#xff0c;在范围内推求新数据点的过程或方法。简单来说插值是一种在给定的点之间生成点的方法。例如&#x…
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【MySQL】MyCAT入门综述◆掌握MyCAT的基础概念、功能及适用场景

【MySQL】MyCAT入门综述◆掌握MyCAT的基础概念、功能及适用场景

&#x1f4eb;作者简介&#xff1a;小明java问道之路&#xff0c;专注于研究 Java/Liunx内核/C及汇编/计算机底层原理/源码&#xff0c;就职于大型金融公司后端高级工程师&#xff0c;擅长交易领域的高安全/可用/并发/性能的架构设计与演进、系统优化与稳定性建设。 &#x1f4…
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二叉树知识概括锦囊（一）

二叉树知识概括锦囊（一）

作者&#xff1a;爱塔居 专栏&#xff1a;数据结构 作者简介&#xff1a;大三学生&#xff0c;希望跟大家一起进步&#xff01; 文章目录 目录 文章目录 一、树形结构 二、树的基础知识 三、二叉树 3.1 概念 3.2 特殊的二叉树 3.3 二叉树的性质 四、习题挑战 一、树形结构 树是…
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【论文速递】IJCV2022 - CRCNet:基于交叉参考和区域-全局条件网络的小样本分割

【论文速递】IJCV2022 - CRCNet:基于交叉参考和区域-全局条件网络的小样本分割

【论文速递】IJCV2022 - CRCNet:基于交叉参考和区域-全局条件网络的小样本分割 【论文原文】&#xff1a;CRCNet: Few-shot Segmentation with Cross-Reference and Region-Global Conditional Networks 获取地址&#xff1a;https://link.springer.com/article/10.1007/s112…
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BACnet协议详解——应用层说明一

BACnet协议详解——应用层说明一

文章目录写在前面1. 应用层模型1.1 需确认的应用层服务1.2 无需确认的应用层服务2 BACnet报文的分段2.1 报文分段规则2.1.1 APDU数据流的分段规则2.1.2 APDU最大长度的确定2.1.3 可接受的最大分段数2.2 分段协议控制信息&#xff08;PCI&#xff09;写在前面 年关将至&#xf…
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