细谈C++的运算符重载

什么是运算符重载？

      顾名思义就是将原本的操作符以我们的方式定义出来，方便我们使用。

为什么要进行运算符重载？

      简单的理由就是将减少程序员的工作量，首先先看一个简单的例子：

class A{
public:
    A(int data):data(data){};
    void show(){
        cout << "data = " << data << endl;
    }   
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100), a2(200);

    (a1+a2).show(); //请注意这一句我们可以这样吗？编译一下看看                                                                                            
    return 0;
}      
编译结果：
[root@anna-laptop day11]# cc.sh overload_operator.cpp 
========================   C++_program Compling  =====================       
overload_operator.cpp: In function ‘int main(int, char**)’:
overload_operator.cpp:17: error: no match for ‘operator+’ in ‘a1 + a2’
             ERROR g++ -o  overload_operator.cpp -g -lpthread

      这样的结果并不是我们想要的，我们只是想相加一下两个对象里面数据并且将结果显示出来，但是操作符“+”的左右两边的变量必须是内置变量类型。所以为了方便，我们可以为我们自定义类型的对象对操作符“+”进行运算符重载，进行如下更改：

class A{
public:
    A(int data):data(data){};
    void show(){
        cout << "data = " << data << endl;
    }  
    // 运算符重载函数 
    A operator+(const A& a){ 
        return A(data + a.data);
    }   
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100), a2(200);

    (a1+a2).show();
    return 0;
}

      如我们所愿，进行如上更改我们完成了直接让两个类对象进行直接相加，大大减少了程序员的工作量。下来我们细细谈一下运算符重载函数的具体内容：

 运算符重载函数的定义和调用分为两种：

       1、以友元函数定义

            定义格式： friend return_val   operatorOPT(type& name...);

            调用格式：operatorOPT(obj_list);

                             obj1 OPT obj2;

           友元不是成员，不能直接在友元函数中使用对象的成员变量，也不能使用this指针，所以在进行函数调用的时候，需要将对象的成员函数传进去。

      2、以成员函数函数定义

           定义格式：return_val   operatorOPT(type& name...);

                  注意:在使用成员函数进行调用的时候，如果使用对象的成员变量，不用将成员变量再传入函数中，直接在成员函数中使用就可以。

          调用格式：obj1.operatorOPT(obj2)；

                           obj1 OPT obj2；

下面举例来进行说明：

class F{
public:
    F(int n = 0, int d = 1):n(n), d(d){}
    // 以成员函数对操作符进行重载
    F operator*(const F& o)const{
        return F(o.n * n, o.d * d); 
    }  
    // 以友元函数对操作符进行重载，友元函数的声明 
    friend F operator/(const F& obj1, const F& obj2);
private:
    int n;
    int d;
};

// 友元函数的定义
F operator/(const F& obj1, const F& obj2)
{
    return(obj1.n * obj2.d, obj1.d * obj2.n);
}
int main(int ac, char *av[])
{
    F f1(1,2);
    F f2(3,4);
    F f3;
    
    f3 = f1.operator*(f2);
    f3.show();
    (f1*f2).show();
    f3 = operator/(f1, f2);
    f3.show();
    (f1/f2).show();
    
    return 0;
}

在进行运算符重载的时候我们需要注意两个问题：

  1、在运算符的操作数，必须至少含有一个自定义类型的变量。

  2、尽量使用成员函数对运算符进行重载，但是有的运算符只能使用友元函数进行重载。

      比如对于"<<" 和“>>”的重载，如下：

class F{
public:
    F(int n = 0, int d = 1):n(n), d(d){}
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const F& f){
        os << f.n << '/' << f.d;
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, F& f){
        char ch;
        is >> f.n >> ch >> f.d;
        return is;
    }
    F operator*(const F& o)const{
        return F(o.n * n, o.d * d);
    }
    friend F operator/(const F& obj1, const F& obj2);
private:
    int n;
    int d;
};

F operator/(const F& f1, const F& f2)
{
    return(f1.n * f2.d, f1.d * f2.n);
}
int main(int ac, char *av[])
{
    F f1(1,2);
    F f2(3,4);

    cout << f1 << "*" << f2 << "=" << f1*f2 << endl;
    cout << f1 << "/" << f2 << "=" << f1/f2 << endl;
    cout << "enter 2 number : \n";
    cin >> f1 >> f2;
    cout << "f1 = " << f1 << endl;
    cout << "f2 = " << f2 << endl;
    
    return 0;
}        
运行结果：
[root@anna-laptop overload_operator]# ./muldiv
[1/2]*[3/4]=[3/8]
[1/2]/[3/4]=[4/6]
enter 2 number : 
123 / 456
234/ 7645
f1 = [123/456]
f2 = [234/7645]

      以上的操作符全是对于双目运算符的重载，下面简单介绍几个单目运算符的例子，如"++"和"--"

因为++有前置++和后置++两种，--也是如此，对于前置++我们直接将++后的结果直接返回即可，对于后置++，为了方便区别于前置++，通常认为++后面仍然含有一个int类型的数组。进行如下操作：

class A{
public:
    A(int data = 0):data(data){}
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const A& a){
        os << a.data;
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, A& a){
        is >> a.data;
        return is;
    }
    // 前置 ++;
    friend A& operator++(A& a){
         a.data += 10;
        return a;
    }
    // 前置 --
    A& operator--(){
        data -= 10;
        return *this;
    }
    // 后置 ++;
    friend A operator++(A& a, int){
        A old(a);
        a.data += 5;
        return old;
    }
    // 后置 --
    A operator--(int){
        A old(*this);
        data -= 5;
        return old;
    }
private:
    int data;
};
int main(int ac, char *av[])
{
    A a1(100);
    A a2(100);

    cout << "a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "a2 = " << a2 << endl; 
    ++a1;
    --a2;
    cout << "++a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "--a2 = " << a2 << endl; 
    cout << "a1++ = " << a1++ << endl; 
    cout << "a2-- = " << a2-- << endl; 
    cout << "a1 = " << a1 << endl; 
    cout << "a2 = " << a2 << endl; 
    return 0;
}

  当然还有以下操作符不能进行重载：

     1、三目运算符不能进行重载；

     2、"."成员运算符不能重载；

     3、成员指针运算符不能进行重载；

     4、"::"这是对于类的运算符，不能进行重载。

================= 以上就是对于运算符重载的介绍 =======================