简单的C++:【运算符重载】新手易学

news2024/11/27 8:31:25

学过C语言的同志们应该都知道位运算符>> 和 << （右移左移），但是这两个运算符在C++中还是我们的输入和输出流操作符，那么这是为什么呢？，了解完本篇文章之后，我们再来回答这个问题。

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，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。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

但是

不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@

重载操作符必须有一个类类型参数用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义

作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this

.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载

假设我们定义了如下的一个学生类，包含的有学生的年龄，学号，和名字。

#include <iostearm>
#include <string.h>
using namespace std;

class Student
{
public:
	Student(int age, int id, const char* name)
	{
		_age = age;
		_id = id;
		_name = new char[strlen(name) + 1];
		//const传给非const的类型是不被允许的，通过开辟新的空间拷贝的方式去实现_name
		strcpy(_name, name);
	}

	~Student()
	{
		_age = _id = 0;
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}

	void print()
	{
		cout << _age << " " << _id << " " << _name << endl;
	}
private:
	int _age;
	int _id;
	char* _name;
};

int main()
{
	Student s1(18, 12345, "zhangsan");
	s1.print();

	return 0;
}

对于自定义类型我们是不能直接使用标准输出cout打印信息的，如下所示：

必须再写一个专门的打印函数。(如果成员变量是public，那么也可以通过直接访问内部成员变量的方式去打印)。

调用该函数去实现相应的功能：

那么如果我们现在就是想要通过cout<<s1来实现打印功能该怎么办呢？

接下来轮到operator(运算符重载关键字)登场了。

我们首先要注意两个重点，一是运算符，而是重载。

operator只能操作之前(语言定义的)存在过的运算符，为该运算符重新赋予新的功能，这种将运算符旧功能通过operator编写的函数，重新为它赋予新的功能就叫做重载。

现在我们接着来谈怎么实现我们的cout<<s1;

如果我们将该函数实现在类的内部，*this就会抢占第一个位置，也就是cout，但是cout实际是ostream类型的并不是Student类型，所以我们将其定义在全局。

接下来我们来一点点的解释，然后再优化一下该函数的缺点。

首先 <<左边的cout会自动的匹配到函数的第一个形参，<<右边的s1会匹配到第二个形参上去（cout << s1）。其实我们也可以将cout和s1分别看成operator<<函数的第一个实参和第二个实参。

为了减少拷贝的次数，所以使用了引用而不是简单的传值。

cout的类型是ostream的

在该函数内部的时候，out是cout的别名，out就相当于cout，我们直接使用即可，但是该类的成员变量都是private类型的，我们不能直接在类的外部进行访问，此时将我们的函数，设置为该类的友元函数即可。

友元函数：可以访问类的内部

或者在类的内部实现三个函数，分别读取对应的三个成员变量(比较的挫不建议)

上面我们实现<<的重载的返回类型是void的，为了和我们标准的cout实现的相同，即cout<<1<<2<<endl;一次打印多个，我们将返回类型改为ostream。

完整的代码如下：

#include<iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

class Student
{
	friend void operator<<(ostream& out, const Student& s);
public:
	Student(int age, int id, const char* name)
	{
		_age = age;
		_id = id;
		_name = new char[strlen(name) + 1];
		//const传给非const的类型是不被允许的，通过开辟新的空间拷贝的方式去实现_name
		strcpy(_name, name);
	}

	~Student()
	{
		_age = _id = 0;
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}

	void print()
	{
		cout << _age << " " << _id << " " << _name << endl;
	}
private:
	int _age;
	int _id;
	char* _name;
};


ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s)
{
	out << s._age << " " << s._id << " " << s._name << endl;
}

int main()
{
	Student s1(18, 12345, "zhangsan");
	s1.print();

	cout << s1;
	return 0;
}

运行结果：