C++ 运算符重载的基本概念
- 2020 年 3 月 31 日
- 笔记
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运算符重载的需求
C++ 预定义的运算符，只能用于基本数据类型的运算：整型、实型、字符型、逻辑型等等，且不能用于对象的运算。但是我们有时候又很需要在对象之间能用运算符，那么这时我们就要重载运算符，使得运算符能用于对象之间的运算。
比如，在数学上，两个复数可以直接进行+、-等运算，但在C++中，直接将+或-用于复数对象是不允许的。有时会希望，让对象也能通过运算符进行运算。这样代码就更简洁，也容易理解。
例如：
complex_a 和 complex_b 是两个复数对象，求两个复数的和，希望的能直接写成：complex_a + complex_b
这时我们就需要对+号运算符进行重载。
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运算符重载的形式
运算符重载的实质就是函数重载，可以重载为普通函数，也可以重载为成员函数。运算符重载的基本形式如下：
返回值类型 operator 运算符(形参表) { ... }
下面举个例子，实现对复数对象的+和-运算符重载：
class Complex // 复数类 { public: // 构造函数，如果不传参数，默认把实部和虚部初始化为0 Complex(double r = 0.0, double i = 0.0):m_real(r),m_imag(i) { } // 重载-号运算符，属于成员函数 Complex operator-(const Complex & c) { // 返回一个临时对象 return Complex(m_real - c.m_real, m_imag - c.m_imag); } // 打印复数 void PrintComplex() { cout << m_real << "," << m_imag << endl; } // 将重载+号的普通函数，定义成友元函数 // 目的是为了友元函数能访问对象的私有成员 friend Complex operator+(const Complex &a, const Complex &b); private: double m_real; // 实部的值 double m_imag; // 虚部的值 }; // 重载+号运算符，属于普通函数，不是对象的成员函数 Complex operator+(const Complex &a, const Complex &b) { // 返回一个临时对象 return Complex(a.m_real + b.m_real, a.m_imag + b.m_imag); } int main() { Complex a(2,2); Complex b(1,1); Complex c; c = a + b; // 等价于c = operator+(a,b) c.PrintComplex(); c = a - b; // 等价于 c = a.operator-(b) c.PrintComplex(); return 0; }
输出结果：
3,3 1,1
从上面的例子中，我们可以知道重载为成员函数和普通函数的区别了：
- 重载为成员函数时，参数个数为运算符目数减一。如：
c = a - b;等价于c = a.operator-(b) - 重载为普通函数时，参数个数为运算符目数。如：
c = a + b;等价于c = operator+(a,b)
在上面的代码中，我把重载+号运算符的普通函数，在Complex复数类中定义成了友元函数，目的是为了友元函数能访问对象的私有成员，否则会编译报错。
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加减运算符的返回值和参数表
这里还有个值得思考的问题：
- 为什么重载-号和+号运算符函数的返回类型是
Complex对象而不是Complex &呢？ - 为什么重载-号和+号的运算符函数的参数表是
const Complex & c常引用类型而不是Complex c呢？
// 重载-号运算符，属于成员函数 Complex Complex::operator-(const Complex & c) { // 返回一个临时对象 return Complex(m_real - c.m_real, m_imag - c.m_imag); }
首先先说一下参数表为什么是const Complex & c常引用类型，首先如果参数表如果普通的对象形式Complex c，那么在入参的时候，就会调用默认的赋值（拷贝）构造函数，产生了一个临时对象，这会增大开销，所以就采用引用的方式，同时又为了防止引用的对象被修改，所以就定义成了const Complex & c常引用类型。
再来说一下返回值为什么是普通Complex对象，因为本次 – 号和 + 号运算符的函数执行之后，需要返回一个新的对象给到左值。
