C++ 運(yùn)算符重載

一、什么是運(yùn)算符重載？

運(yùn)算符重載是 C++ 的一種特性，它允許程序員為自定義類(lèi)型（如類(lèi)和結(jié)構(gòu)體）重新定義運(yùn)算符的行為。通過(guò)運(yùn)算符重載，我們可以使用熟悉的運(yùn)算符語(yǔ)法來(lái)操作自定義類(lèi)型的對(duì)象，從而使代碼更加簡(jiǎn)潔、直觀。

當(dāng)運(yùn)算符被?于類(lèi)類(lèi)型的對(duì)象時(shí)，C++語(yǔ)?允許我們通過(guò)運(yùn)算符重載的形式指定新的含義。C++規(guī)定類(lèi)類(lèi)型對(duì)象使?運(yùn)算符時(shí)，必須轉(zhuǎn)換成調(diào)?對(duì)應(yīng)運(yùn)算符重載，若沒(méi)有對(duì)應(yīng)的運(yùn)算符重載，則會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。

例如，我們可以為自定義的復(fù)數(shù)類(lèi)重載 + 運(yùn)算符，使得兩個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)象可以直接使用 + 進(jìn)行相加：

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

二、運(yùn)算符重載的語(yǔ)法規(guī)則

在 C++ 中，運(yùn)算符重載通過(guò)定義特殊的成員函數(shù)或非成員函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其基本語(yǔ)法如下：

返回類(lèi)型 operator運(yùn)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(gè)運(yùn)算符重載函數(shù)。
• 運(yùn)算符 是要重載的運(yùn)算符，如 +, -, *, / 等。
• 返回類(lèi)型 是運(yùn)算符重載函數(shù)的返回值類(lèi)型，通常與操作數(shù)的類(lèi)型相關(guān)。
• 參數(shù)列表 是運(yùn)算符重載函數(shù)的參數(shù)，參數(shù)的個(gè)數(shù)和類(lèi)型取決于運(yùn)算符的種類(lèi)和重載方式。

注意：

• ?個(gè)類(lèi)需要重載哪些運(yùn)算符，是看哪些運(yùn)算符重載后有意義
• 重載++運(yùn)算符時(shí)，有前置++和后置++，運(yùn)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(shí)，增加?個(gè)int形參，跟前置++構(gòu)成函數(shù)重載，?便區(qū)分。
• 當(dāng)運(yùn)算符被?于類(lèi)類(lèi)型的對(duì)象時(shí)，C++語(yǔ)?允許我們通過(guò)運(yùn)算符重載的形式指定新的含義。C++規(guī)定類(lèi)類(lèi)型對(duì)象使?運(yùn)算符時(shí)，必須轉(zhuǎn)換成調(diào)?對(duì)應(yīng)運(yùn)算符重載，若沒(méi)有對(duì)應(yīng)的運(yùn)算符重載，則會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。
• 運(yùn)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(yùn)算符共同構(gòu)成。和其他函數(shù)?樣，它也具有其返回類(lèi)型和參數(shù)列表以及函數(shù)體。
• 重載運(yùn)算符函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)和該運(yùn)算符作?的運(yùn)算對(duì)象數(shù)量?樣多。?元運(yùn)算符有?個(gè)參數(shù)，?元運(yùn)算符有兩個(gè)參數(shù)，?元運(yùn)算符的左側(cè)運(yùn)算對(duì)象傳給第?個(gè)參數(shù)，右側(cè)運(yùn)算對(duì)象傳給第?個(gè)參數(shù)。
• 如果?個(gè)重載運(yùn)算符函數(shù)是成員函數(shù)，則它的第?個(gè)運(yùn)算對(duì)象默認(rèn)傳給隱式的this指針，因此運(yùn)算符重載作為成員函數(shù)時(shí)，參數(shù)?運(yùn)算對(duì)象少?個(gè)。
• 運(yùn)算符重載以后，其優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性與對(duì)應(yīng)的內(nèi)置類(lèi)型運(yùn)算符保持?致。
• 不能通過(guò)連接語(yǔ)法中沒(méi)有的符號(hào)來(lái)創(chuàng)建新的操作符：?如operator@。

重載<<和>>時(shí)，需要重載為全局函數(shù)，因?yàn)橹剌d為成員函數(shù)，this指針默認(rèn)搶占了第?個(gè)形參位置，第?個(gè)形參位置是左側(cè)運(yùn)算對(duì)象，調(diào)?時(shí)就變成了 對(duì)象<<cout，不符合使?習(xí)慣和可讀性。

重載為全局函數(shù)把ostream/istream放到第?個(gè)形參位置就可以了，第?個(gè)形參位置當(dāng)類(lèi)類(lèi)型對(duì)象。

成員函數(shù)重載

運(yùn)算符重載函數(shù)可以作為類(lèi)的成員函數(shù)來(lái)定義。在這種情況下，函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)比運(yùn)算符的操作數(shù)少一個(gè)，因?yàn)榈谝粋€(gè)操作數(shù)是通過(guò) this 指針隱式傳遞的。

非成員函數(shù)重載

運(yùn)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(lái)定義。

在這種情況下，函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)與運(yùn)算符的操作數(shù)相同。

賦值運(yùn)算符重載

賦值運(yùn)算符重載是?個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)，?于完成兩個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)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(gè)對(duì)象拷?初始化給另?個(gè)要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象。

賦值運(yùn)算符重載的特點(diǎn)：

• 賦值運(yùn)算符重載是?個(gè)運(yùn)算符重載，規(guī)定必須重載為成員函數(shù)。賦值運(yùn)算重載的參數(shù)建議寫(xiě)成const當(dāng)前類(lèi)類(lèi)型引?，否則會(huì)傳值傳參會(huì)有拷?
• 有返回值，且建議寫(xiě)成當(dāng)前類(lèi)類(lèi)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(chǎng)景。
• 沒(méi)有顯式實(shí)現(xiàn)時(shí)，編譯器會(huì)?動(dòng)?成?個(gè)默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載，默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載?為跟默認(rèn)拷?構(gòu)造函數(shù)類(lèi)似，對(duì)內(nèi)置類(lèi)型成員變量會(huì)完成值拷?/淺拷?(?個(gè)字節(jié)?個(gè)字節(jié)的拷?)，對(duì)?定義類(lèi)型成員變量會(huì)調(diào)?他的賦值重載函數(shù)。

拷貝構(gòu)造：一個(gè)存在的對(duì)象去初始化另一個(gè)要實(shí)例化的對(duì)象； 賦值重載：已存在的兩個(gè)對(duì)象之間的拷貝，注意返回值為類(lèi)類(lèi)型，處理連續(xù)賦值的情況

取地址運(yùn)算符重載

const成員函數(shù)

• 將const修飾的成員函數(shù)稱(chēng)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(shí)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(duì)類(lèi)的任何成員進(jìn)?修改。Date* const this 變?yōu)?const Date* const this

取地址運(yùn)算符重載

• 取地址運(yùn)算符重載分為普通取地址運(yùn)算符重載和const取地址運(yùn)算符重載，?般這兩個(gè)函數(shù)編譯器?動(dòng)?成的就可以夠我們?了，不需要去顯?實(shí)現(xiàn)。
• 除??些很特殊的場(chǎng)景，?如我們不想讓別?取到當(dāng)前類(lèi)對(duì)象的地址，就可以??實(shí)現(xiàn)?份，胡亂返回?個(gè)地址。

三、可重載的運(yùn)算符和不可重載的運(yùn)算符

可重載的運(yùn)算符

C++ 中大部分運(yùn)算符都可以被重載，包括：

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

不可重載的運(yùn)算符

C++ 中少數(shù)運(yùn)算符不能被重載，包括：

• 作用域解析運(yùn)算符：::
• 成員訪問(wèn)運(yùn)算符：. 和 .*
• 條件運(yùn)算符：?:
• 類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符：typeid 和 dynamic_cast 等
• 編譯時(shí)運(yùn)算符：sizeof

五、運(yùn)算符重載的注意事項(xiàng)

在使用運(yùn)算符重載時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 遵循運(yùn)算符的原有語(yǔ)義：運(yùn)算符重載應(yīng)該保持運(yùn)算符原有的語(yǔ)義，避免造成混淆。例如，重載 + 運(yùn)算符應(yīng)該實(shí)現(xiàn)加法的語(yǔ)義，而不是減法。
• 不要濫用運(yùn)算符重載：雖然運(yùn)算符重載可以使代碼更加簡(jiǎn)潔，但過(guò)度使用或?yàn)E用會(huì)使代碼變得難以理解和維護(hù)。
• 保持運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性：運(yùn)算符重載不能改變運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性，這是由語(yǔ)言規(guī)定的。
• 正確處理 const 對(duì)象：如果運(yùn)算符重載函數(shù)不修改對(duì)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(yùn)算符和拷貝構(gòu)造函數(shù)時(shí)，需要特別注意深拷貝和淺拷貝的問(wèn)題，避免內(nèi)存泄漏。
• 避免創(chuàng)建新的運(yùn)算符：C++ 不允許創(chuàng)建新的運(yùn)算符，只能重載已有的運(yùn)算符。

總結(jié)

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

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