C++ 运算符重载

目录

前言 

算术运算符重载

加号运算符

位运算符重载

左移运算符

自增自减运算符重载

前置++自增运算符

后置++自增运算符

赋值运算符重载

等号赋值运算符重

关系运算符重载

相等 

不等 

函数调用运算符重载

总结

前言 

在C++中，运算符重载是一种强大的特性，允许您重新定义已定义的运算符，以便它们适用于用户自定义类型。通过运算符重载，您可以编写自定义类型的运算符行为，使得用户自定义类型的对象可以像内置类型一样进行运算。

算术运算符重载

  • +：执行加法操作，通常用于数字或字符串的拼接。
  • -：执行减法操作，通常用于数字之间的减法运算。
  • *：执行乘法操作，通常用于数字之间的乘法运算。
  • /：执行除法操作，通常用于数字之间的除法运算。

通过重载这些算术运算符，您可以定义自定义类型对象之间的加减乘除操作。这使得用户自定义类型的对象可以像内置类型一样进行算术运算。

加号运算符

#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person() {};Person(int a, int b){this->m_A = a;this->m_B = b;}// 成员函数实现 + 号运算符重载Person operator+(const Person& p) {Person temp;temp.m_A = this->m_A + p.m_A;temp.m_B = this->m_B + p.m_B;return temp;}public:int m_A;int m_B;
};// 全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
//	Person temp(0, 0);
//	temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
//	temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
//	return temp;
//}// 运算符重载 可以发生函数重载，就是可以根据参数的不同去分别调用不同的operator运算符重载函数
Person operator+(const Person& p2, int val)
{Person temp;temp.m_A = p2.m_A + val;temp.m_B = p2.m_B + val;return temp;
}void test() {Person p1(10, 10);Person p2(20, 20);// 成员函数方式Person p3 = p2 + p1;  // 相当于 p2.operaor+(p1)cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl; // 30 30Person p4 = p3 + 10; // 相当于 operator+(p3,10)cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl; // 40 40}int main() {test();return 0;
}

位运算符重载

  • &：按位与运算符，对两个操作数逐位进行与运算。
  • |：按位或运算符，对两个操作数逐位进行或运算。
  • ^：按位异或运算符，对两个操作数逐位进行异或运算。
  • ~：按位取反运算符，对操作数逐位取反。
  • <<：左移运算符，将操作数的二进制位向左移动指定的位数。
  • >>：右移运算符，将操作数的二进制位向右移动指定的位数。

通过重载位运算符，您可以定义自定义类型对象之间的按位操作。这使得自定义类型的对象可以进行位级运算。

左移运算符

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>/* 作用：可以输出自定义数据类型 */class Person {friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p); // 全局函数做Person类的友元，可以访问类的私有成员public:Person(int a, int b){this->m_A = a;this->m_B = b;}//成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果//void operator<<(Person& p){//}private:int m_A;int m_B;
};//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个，故使用 &引用接收，不会创建新对象
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) { out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;return out; // 需返回cout引用，达到链式调用的效果
}void test() {Person p1(10, 20);cout << p1 << "hello world" << endl; // a:10 b:20hello world  链式编程  
}int main() {test(); // 重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型return 0;
}

自增自减运算符重载

通过重载自增和自减运算符，您可以定义自定义类型对象的自增和自减操作。这允许您使用++和--来递增或递减对象的值。

前置++自增运算符

前置++，必须返回引用，不能返回值，因为要对同一原对象操作

        解释一下 test01函数中的 cout << ++myInt << endl。首先，递增运算符的重载函数++myInt会被执行，将myInt的值加1，并返回递增后的对象引用。然后，左移运算符的重载函数operator<<会接受递增后的对象作为参数，并将其输出到标准输出流cout中。

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>class MyInteger {friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);public:MyInteger() {m_Num = 0;}//前置++，必须返回引用，不能返回值，因为要对同一原对象操作MyInteger& operator++() { 		//先++this->m_Num++;//再返回return *this;}private:int m_Num;
};/* 左移重载 */
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {out << myint.m_Num;return out;
}// 前置++ 先++ 再返回
void test01() {class MyInteger myInt;cout << ++myInt << endl; // 1 递增重载、左移重载cout << myInt << endl; // 1 左移重载
}int main() {test01();return 0;
}

后置++自增运算符

后置++, 只能返回值，因为创建的是临时对象，函数销毁，引用就不对了

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>/*前置递增返回引用，后置递增返回值
*/class MyInteger {friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);public:MyInteger() {m_Num = 0;}//后置++, 只能返回值，因为创建的是临时对象，函数销毁，引用就不对了MyInteger operator++(int) { // int 代表后置++ //先返回MyInteger temp = *this; // 记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；this->m_Num++;return temp;  // 此时返回的还是++前的 0}private:int m_Num;
};/* 左移重载 */
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {out << myint.m_Num;return out;
}//后置++ 先返回 再++
void test02() {MyInteger myInt;cout << myInt++ << endl; // 0cout << myInt << endl; // 1
}int main() {test02();return 0;
}

赋值运算符重载

  • =：将右操作数的值赋给左操作数。
  • +=：将左操作数与右操作数相加，并将结果赋给左操作数。
  • -=：将左操作数与右操作数相减，并将结果赋给左操作数。
  • *=：将左操作数与右操作数相乘，并将结果赋给左操作数。
  • /=：将左操作数与右操作数相除，并将结果赋给左操作数。

通过重载赋值运算符，您可以定义自定义类型的对象如何进行赋值操作。这使得对象可以通过使用等号和其他赋值运算符来进行赋值。

等号赋值运算符重

c++编译器至少给一个类添加4个函数

  1.  默认构造函数(无参，函数体为空)
  2. 默认析构函数(无参，函数体为空)
  3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
  4. 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝

如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题

如果是浅拷贝，不做赋值重载深拷贝，那么每个类对象都会执行释放，但已释放的空间二次释放就会报错

class Person
{
public:Person(int age){// 将年龄数据开辟到堆区m_Age = new int(age);}// 重载赋值运算符 返回自身引用Person& operator=(Person &p){if (m_Age != NULL){delete m_Age;m_Age = NULL;}// 编译器提供的代码是浅拷贝//m_Age = p.m_Age;// 提供深拷贝 解决浅拷贝的问题m_Age = new int(*p.m_Age); // 各自指向各自的空间//返回自身return *this;}~Person() // 析构函数{if (m_Age != NULL){delete m_Age; // 如果是浅拷贝，不做赋值重载深拷贝，那么每个类对象都会执行释放，同一个堆空间二次释放就会报错m_Age = NULL;}}//年龄的指针int *m_Age;};void test01()
{Person p1(18);Person p2(20);Person p3(30);p3 = p2 = p1; // 连续赋值操作，前提必须返回自身引用cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl; // 18cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl; // 18cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl; // 18
}int main() {test01();//int a = 10;//int b = 20;//int c = 30;//c = b = a;//cout << "a = " << a << endl;//cout << "b = " << b << endl;//cout << "c = " << c << endl;return 0;
}

关系运算符重载

  • ==：检查两个值是否相等，返回布尔值。
  • !=：检查两个值是否不相等，返回布尔值。
  • >：检查左操作数是否大于右操作数，返回布尔值。
  • <：检查左操作数是否小于右操作数，返回布尔值。
  • >=：检查左操作数是否大于或等于右操作数，返回布尔值。
  • <=：检查左操作数是否小于或等于右操作数，返回布尔值。

通过重载这些关系运算符，您可以定义自定义类型对象之间的比较操作。这使得您可以使用关系运算符来比较自定义类型的对象，并根据需要定义其比较规则。

相等 

class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;};bool operator==(Person & p) // 关系重载，相等{if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}else{return false;}}};void test01()
{//int a = 0;//int b = 0;Person a("孙悟空", 18);Person b("孙悟空", 18);if (a == b){cout << "a和b相等" << endl; // a和b相等}else{cout << "a和b不相等" << endl;}}int main() {test01();return 0;
}

不等 

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>/* 重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作 */class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;};bool operator!=(Person & p) // 关系重载，不等{if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return false;}else{return true;}}string m_Name;int m_Age;
};void test01()
{//int a = 0;//int b = 0;Person a("孙悟空", 18);Person b("孙悟空", 18);if (a != b){cout << "a和b不相等" << endl;}else{cout << "a和b相等" << endl; // a和b相等}
}int main() {test01();return 0;
}

函数调用运算符重载

  • 函数调用运算符 ()  也可以重载
  • 由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数
  • 仿函数没有固定写法，非常灵活

class MyPrint
{
public:void operator()(string text) // 函数调用运算符重载函数，注意是在 operator后加 ()，当前是打印值{cout << text << endl;}};
void test01()
{//重载的（）操作符 也称为仿函数MyPrint myFunc;myFunc("hello world"); // hello world
}class MyAdd
{
public:int operator()(int v1, int v2) // 函数调用运算符重载函数，当前是返回值{return v1 + v2;}
};void test02()
{MyAdd add;int ret = add(10, 10);cout << "ret = " << ret << endl; // 20// 匿名对象调用  MyAdd()是匿名对象，执行完当前行就会销毁，MyAdd()(100, 100)是匿名对象调用重载函数cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}int main() {test01();test02();return 0;
}

总结

需要注意的是，虽然运算符重载提供了强大的功能，但滥用它可能会导致代码难以理解和维护。因此，对于每个运算符，都需要仔细考虑是否有必要进行重载，以及如何遵循最佳的代码设计和风格约定。

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