C++ 運算符重載

一、什么是運算符重載？

運算符重載是 C++ 的一種特性，它允許程序員為自定義類型（如類和結(jié)構(gòu)體）重新定義運算符的行為。通過運算符重載，我們可以使用熟悉的運算符語法來操作自定義類型的對象，從而使代碼更加簡潔、直觀。

當運算符被?于類類型的對象時，C++語?允許我們通過運算符重載的形式指定新的含義。C++規(guī)定類類型對象使?運算符時，必須轉(zhuǎn)換成調(diào)?對應(yīng)運算符重載，若沒有對應(yīng)的運算符重載，則會編譯報錯。

例如，我們可以為自定義的復(fù)數(shù)類重載 + 運算符，使得兩個復(fù)數(shù)對象可以直接使用 + 進行相加：

Complex a(1, 2);
Complex b(3, 4);
Complex c = a + b; // 使用重載的 + 運算符

二、運算符重載的語法規(guī)則

在 C++ 中，運算符重載通過定義特殊的成員函數(shù)或非成員函數(shù)來實現(xiàn)。

其基本語法如下：

返回類型 operator運算符(參數(shù)列表) {
    // 函數(shù)體
}

其中：

• operator 是 C++ 的關(guān)鍵字，用于聲明一個運算符重載函數(shù)。
• 運算符 是要重載的運算符，如 +, -, *, / 等。
• 返回類型 是運算符重載函數(shù)的返回值類型，通常與操作數(shù)的類型相關(guān)。
• 參數(shù)列表 是運算符重載函數(shù)的參數(shù)，參數(shù)的個數(shù)和類型取決于運算符的種類和重載方式。

注意：

• ?個類需要重載哪些運算符，是看哪些運算符重載后有意義
• 重載++運算符時，有前置++和后置++，運算符重載函數(shù)名都是operator++，?法很好的區(qū)分。C++規(guī)定，后置++重載時，增加?個int形參，跟前置++構(gòu)成函數(shù)重載，?便區(qū)分。
• 當運算符被?于類類型的對象時，C++語?允許我們通過運算符重載的形式指定新的含義。C++規(guī)定類類型對象使?運算符時，必須轉(zhuǎn)換成調(diào)?對應(yīng)運算符重載，若沒有對應(yīng)的運算符重載，則會編譯報錯。
• 運算符重載是具有特殊名字的函數(shù)，他的名字是由operator和后?要定義的運算符共同構(gòu)成。和其他函數(shù)?樣，它也具有其返回類型和參數(shù)列表以及函數(shù)體。
• 重載運算符函數(shù)的參數(shù)個數(shù)和該運算符作?的運算對象數(shù)量?樣多。?元運算符有?個參數(shù)，?元運算符有兩個參數(shù)，?元運算符的左側(cè)運算對象傳給第?個參數(shù)，右側(cè)運算對象傳給第?個參數(shù)。
• 如果?個重載運算符函數(shù)是成員函數(shù)，則它的第?個運算對象默認傳給隱式的this指針，因此運算符重載作為成員函數(shù)時，參數(shù)?運算對象少?個。
• 運算符重載以后，其優(yōu)先級和結(jié)合性與對應(yīng)的內(nèi)置類型運算符保持?致。
• 不能通過連接語法中沒有的符號來創(chuàng)建新的操作符：?如operator@。

重載<<和>>時，需要重載為全局函數(shù)，因為重載為成員函數(shù)，this指針默認搶占了第?個形參位置，第?個形參位置是左側(cè)運算對象，調(diào)?時就變成了 對象<<cout，不符合使?習慣和可讀性。

重載為全局函數(shù)把ostream/istream放到第?個形參位置就可以了，第?個形參位置當類類型對象。

成員函數(shù)重載

運算符重載函數(shù)可以作為類的成員函數(shù)來定義。在這種情況下，函數(shù)的參數(shù)個數(shù)比運算符的操作數(shù)少一個，因為第一個操作數(shù)是通過 this 指針隱式傳遞的。

非成員函數(shù)重載

運算符重載函數(shù)也可以作為非成員函數(shù)（全局函數(shù)或友元函數(shù)）來定義。

在這種情況下，函數(shù)的參數(shù)個數(shù)與運算符的操作數(shù)相同。

賦值運算符重載

賦值運算符重載是?個默認成員函數(shù)，?于完成兩個已經(jīng)存在的對象直接的拷?賦值，這?要注意跟拷?構(gòu)造區(qū)分，拷?構(gòu)造?于?個對象拷?初始化給另?個要創(chuàng)建的對象。

賦值運算符重載的特點：

• 賦值運算符重載是?個運算符重載，規(guī)定必須重載為成員函數(shù)。賦值運算重載的參數(shù)建議寫成const當前類類型引?，否則會傳值傳參會有拷?
• 有返回值，且建議寫成當前類類型引?，引?返回可以提?效率，有返回值?的是為了?持連續(xù)賦值場景。
• 沒有顯式實現(xiàn)時，編譯器會?動?成?個默認賦值運算符重載，默認賦值運算符重載?為跟默認拷?構(gòu)造函數(shù)類似，對內(nèi)置類型成員變量會完成值拷?/淺拷?(?個字節(jié)?個字節(jié)的拷?)，對?定義類型成員變量會調(diào)?他的賦值重載函數(shù)。

拷貝構(gòu)造：一個存在的對象去初始化另一個要實例化的對象； 賦值重載：已存在的兩個對象之間的拷貝，注意返回值為類類型，處理連續(xù)賦值的情況

取地址運算符重載

const成員函數(shù)

• 將const修飾的成員函數(shù)稱之為const成員函數(shù)，const修飾成員函數(shù)放到成員函數(shù)參數(shù)列表的后?。
• const實際修飾該成員函數(shù)隱含的this指針，表明在該成員函數(shù)中不能對類的任何成員進?修改。Date* const this 變?yōu)?const Date* const this

取地址運算符重載

• 取地址運算符重載分為普通取地址運算符重載和const取地址運算符重載，?般這兩個函數(shù)編譯器?動?成的就可以夠我們?了，不需要去顯?實現(xiàn)。
• 除??些很特殊的場景，?如我們不想讓別?取到當前類對象的地址，就可以??實現(xiàn)?份，胡亂返回?個地址。

三、可重載的運算符和不可重載的運算符

可重載的運算符

C++ 中大部分運算符都可以被重載，包括：

• 算術(shù)運算符：+, -, *, /, %, ++, --
• 比較運算符：==, !=, <, >, <=, >=
• 邏輯運算符：&&, ||, !
• 位運算符：&, |, ^, ~, <<, >>
• 賦值運算符：=, +=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=
• 其他運算符：[], (), ->, ,, *（解引用）, &（取地址）

不可重載的運算符

C++ 中少數(shù)運算符不能被重載，包括：

• 作用域解析運算符：::
• 成員訪問運算符：. 和 .*
• 條件運算符：?:
• 類型轉(zhuǎn)換運算符：typeid 和 dynamic_cast 等
• 編譯時運算符：sizeof

五、運算符重載的注意事項

在使用運算符重載時，需要注意以下幾點：

• 遵循運算符的原有語義：運算符重載應(yīng)該保持運算符原有的語義，避免造成混淆。例如，重載 + 運算符應(yīng)該實現(xiàn)加法的語義，而不是減法。
• 不要濫用運算符重載：雖然運算符重載可以使代碼更加簡潔，但過度使用或濫用會使代碼變得難以理解和維護。
• 保持運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性：運算符重載不能改變運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性，這是由語言規(guī)定的。
• 正確處理 const 對象：如果運算符重載函數(shù)不修改對象的狀態(tài)，應(yīng)該將其聲明為 const 成員函數(shù)。
• 注意內(nèi)存管理：在重載賦值運算符和拷貝構(gòu)造函數(shù)時，需要特別注意深拷貝和淺拷貝的問題，避免內(nèi)存泄漏。
• 避免創(chuàng)建新的運算符：C++ 不允許創(chuàng)建新的運算符，只能重載已有的運算符。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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