C++運(yùn)算符重載.doc

一、 運(yùn)算符重載的規(guī)則 運(yùn)算符重載規(guī)則如下： 、 C+中的運(yùn)算符除了少數(shù)幾個(gè)之外，全部可以重載，而且只能重載C+中已有的運(yùn)算符。 、 重載之后運(yùn)算符的優(yōu)先級和結(jié)合性都不會改變。 、 運(yùn)算符重載是針對新類型數(shù)據(jù)的實(shí)際需要，對原有運(yùn)算符進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?。一般來說，重載的功能應(yīng)當(dāng)與原有功能相類似，不能改變原運(yùn)算符的操作對象個(gè)數(shù)，同時(shí)至少要有一個(gè)操作對象是自定義類型。 不能重載的運(yùn)算符只有五個(gè)，它們是：成員運(yùn)算符“.”、指針運(yùn)算符“*”、作用域運(yùn)算符“：”、“sizeof”、條件運(yùn)算符“？：”。 運(yùn)算符重載形式有兩種，重載為類的成員函數(shù)和重載為類的友元函數(shù)。 運(yùn)算符重載為類的成員函數(shù)的一般語法形式為： 函數(shù)類型operator運(yùn)算符（形參表） 函數(shù)體； 運(yùn)算符重載為類的友元函數(shù)的一般語法形式為： friend函數(shù)類型operator運(yùn)算符（形參表） 函數(shù)體； 其中，函數(shù)類型就是運(yùn)算結(jié)果類型；operator是定義運(yùn)算符重載函數(shù)的關(guān)鍵字；運(yùn)算符是重載的運(yùn)算符名稱。 當(dāng)運(yùn)算符重載為類的成員函數(shù)時(shí)，函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)比原來的操作個(gè)數(shù)要少一個(gè)；當(dāng)重載為類的友元函數(shù)時(shí)，參數(shù)個(gè)數(shù)與原操作數(shù)個(gè)數(shù)相同。原因是重載為類的成員函數(shù)時(shí)，如果某個(gè)對象使用重載了的成員函數(shù)，自身的數(shù)據(jù)可以直接訪問，就不需要再放在參數(shù)表中進(jìn)行傳遞，少了的操作數(shù)就是該對象本身。而重載為友元函數(shù)時(shí)，友元函數(shù)對某個(gè)對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，就必須通過該對象的名稱來進(jìn)行，因此使用到的參數(shù)都要進(jìn)行傳遞，操作數(shù)的個(gè)數(shù)就不會有變化。 運(yùn)算符重載的主要優(yōu)點(diǎn)就是允許改變使用于系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)算符的操作方式，以適應(yīng)用戶自定義類型的類似運(yùn)算。 一般說來，單目運(yùn)算符最好被重載為成員；對雙目運(yùn)算符最好被重載為友元函數(shù)，雙目運(yùn)算符重載為友元函數(shù)比重載為成員函數(shù)更方便此，但是，有的雙目運(yùn)算符還是重載為成員函數(shù)為好，例如，賦值運(yùn)算符。二、 運(yùn)算符重載為成員函數(shù) 對于雙目運(yùn)算符B，如果要重載B為類的成員函數(shù)，使之能夠?qū)崿F(xiàn)表達(dá)式oprd1Boprd2,其中oprd1為類A的對象，則應(yīng)當(dāng)把B重載為A類的成員函數(shù)，該函數(shù)只有一個(gè)形參，形參的類型是oprd2所屬的類型。經(jīng)過重載后，表達(dá)式oprd1Boprd2就相當(dāng)于函數(shù)調(diào)用oprd1.operatorB(oprd2). 對于前置單目運(yùn)算符U，如“-”（負(fù)號）等，如果要重載U為類的成員函數(shù)，用來實(shí)現(xiàn)表達(dá)式Uoprd，其中oprd為A類的對象，則U應(yīng)當(dāng)重載為A類的成員函數(shù)，函數(shù)沒有形參。經(jīng)過重載之后，表達(dá)式Uoprd相當(dāng)于函數(shù)調(diào)用oprd.operatorU(). 對于后置運(yùn)算符“+”和“-”，如果要將它們重載為類的成員函數(shù)，用來實(shí)現(xiàn)表達(dá)式oprd+或oprd-，其中oprd為A類的對象，那么運(yùn)算符就應(yīng)當(dāng)重載為A類的成員函數(shù)，這時(shí)函數(shù)要帶有一個(gè)整型形參。重載之后，表達(dá)式oprd+和oprd就想當(dāng)于函數(shù)調(diào)用oprd.operator+(0)和oprd.operator(0); 運(yùn)算符重載就是賦予已有的運(yùn)算符多重含義。通過重新定義運(yùn)算符，使它能夠用于特定類的對象執(zhí)行特定的功能，這便增強(qiáng)了C+語言的擴(kuò)充能力。1. 運(yùn)算符重載的作用:運(yùn)算符重載允許C/C+的運(yùn)算符在用戶定義類型(類)上擁有一個(gè)用戶定義的意義。重載的運(yùn)算符是函數(shù)調(diào)用的語法修飾：class Fredpublic:/ .;#if 0/ 沒有算符重載：Fred add(Fred, Fred);Fred mul(Fred, Fred);Fred f(Fred a, Fred b, Fred c)return add(add(mul(a,b), mul(b,c), mul(c,a); / 哈哈，多可笑.#else/ 有算符重載：Fred operator+ (Fred, Fred);Fred operator* (Fred, Fred);Fred f(Fred a, Fred b, Fred c)return a*b + b*c + c*a;#endif 2. 可以用作重載的運(yùn)算符:算術(shù)運(yùn)算符：+,-,*,/,%,+,-;位操作運(yùn)算符：&,|,邏輯運(yùn)算符：!,&,|;比較運(yùn)算符：,=,=,=,!=;賦值運(yùn)算符：=,+=,-=,*=,/=,%=,&=,|=,=,=,=;其他運(yùn)算符：,(),-,(逗號運(yùn)算符),new,delete,new,delete,-*。下列運(yùn)算符不允許重載：.,.*,:,?:3. 運(yùn)算符重載后，優(yōu)先級和結(jié)合性:用戶重載新定義運(yùn)算符，不改變原運(yùn)算符的優(yōu)先級和結(jié)合性。這就是說，對運(yùn)算符重載不改變運(yùn)算符的優(yōu)先級和結(jié)合性，并且運(yùn)算符重載后，也不改變運(yùn)算符的語法結(jié)構(gòu)，即單目運(yùn)算符只能重載為單目運(yùn)算符，雙目運(yùn)算符只能重載雙目運(yùn)算符。4. 編譯程序如何選用哪一個(gè)運(yùn)算符函數(shù):運(yùn)算符重載實(shí)際是一個(gè)函數(shù)，所以運(yùn)算符的重載實(shí)際上是函數(shù)的重載。編譯程序?qū)\(yùn)算符重載的選擇，遵循著函數(shù)重載的選擇原則。當(dāng)遇到不很明顯的運(yùn)算時(shí)，編譯程序?qū)⑷ふ覅?shù)相匹配的運(yùn)算符函數(shù)。5. 重載運(yùn)算符有哪些限制:(1) 不可臆造新的運(yùn)算符。必須把重載運(yùn)算符限制在C+語言中已有的運(yùn)算符范圍內(nèi)的允許重載的運(yùn)算符之中。(2) 重載運(yùn)算符堅(jiān)持4個(gè)“不能改變”。不能改變運(yùn)算符操作數(shù)的個(gè)數(shù)；不能改變運(yùn)算符原有的優(yōu)先級；不能改變運(yùn)算符原有的結(jié)合性；不能改變運(yùn)算符原有的語法結(jié)構(gòu)。6. 運(yùn)算符重載時(shí)必須遵循哪些原則:運(yùn)算符重載可以使程序更加簡潔，使表達(dá)式更加直觀，增加可讀性。但是，運(yùn)算符重載使用不宜過多，否則會帶來一定的麻煩。(1) 重載運(yùn)算符含義必須清楚。(2) 重載運(yùn)算符不能有二義性。 運(yùn)算符重載函數(shù)的兩種形式運(yùn)算符重載的函數(shù)一般地采用如下兩種形式：成員函數(shù)形式和友元函數(shù)形式。這兩種形式都可訪問類中的私有成員。1. 重載為類的成員函數(shù)這里先舉一個(gè)關(guān)于給復(fù)數(shù)運(yùn)算重載復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算符的例子。復(fù)數(shù)由實(shí)部和虛部構(gòu)造，可以定義一個(gè)復(fù)數(shù)類，然后再在類中重載復(fù)數(shù)四則運(yùn)算的運(yùn)算符。先看以下源代碼：#include iostream.hclass complexpublic:complex() real=imag=0; complex(double r, double i)real = r, imag = i;complex operator +(const complex &c);complex operator -(const complex &c);complex operator *(const complex &c);complex operator /(const complex &c);friend void print(const complex &c);private:double real, imag;inline complex complex:operator +(const complex &c)return complex(real + c.real, imag + c.imag);inline complex complex:operator -(const complex &c)return complex(real - c.real, imag - c.imag);inline complex complex:operator *(const complex &c)return complex(real * c.real - imag * c.imag, real * c.imag + imag * c.real);inline complex complex:operator /(const complex &c)return complex(real * c.real + imag + c.imag) / (c.real * c.real + c.imag * c.imag),(imag * c.real - real * c.imag) / (c.real * c.real + c.imag * c.imag);void print(const complex &c)if(c.imag0)coutc.realc.imagi;elsecoutc.real+c.imagi;void main()complex c1(2.0, 3.0), c2(4.0, -2.0), c3;c3 = c1 + c2;coutnc1+c2=;print(c3);c3 = c1 - c2;coutnc1-c2=;print(c3);c3 = c1 * c2;coutnc1*c2=;print(c3);c3 = c1 / c2;coutnc1/c2=;print(c3);c3 = (c1+c2) * (c1-c2) * c2/c1;coutn(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=;print(c3);coutendl; 該程序的運(yùn)行結(jié)果為：c1+c2=6+1ic1-c2=-2+5ic1*c2=14+8ic1/c2=0.45+0.8i(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=9.61538+25.2308i 在程序中，類complex定義了4個(gè)成員函數(shù)作為運(yùn)算符重載函數(shù)。將運(yùn)算符重載函數(shù)說明為類的成員函數(shù)格式如下：類名 operator 運(yùn)算符(參數(shù)表)其中，operator是定義運(yùn)算符重載函數(shù)的關(guān)鍵字。程序中出現(xiàn)的表達(dá)式： c1+c2編譯程序?qū)⒔o解釋為： c1.operator+(c2)其中，c1和c2是complex類的對象。operator+()是運(yùn)算+的重載函數(shù)。該運(yùn)算符重載函數(shù)僅有一個(gè)參數(shù)c2?？梢?，當(dāng)重載為成員函數(shù)時(shí)，雙目運(yùn)算符僅有一個(gè)參數(shù)。對單目運(yùn)算符，重載為成員函數(shù)時(shí)，不能再顯式說明參數(shù)。重載為成員函數(shù)時(shí)，總時(shí)隱含了一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)是this指針。this指針是指向調(diào)用該成員函數(shù)對象的指針。2. 重載為友元函數(shù):運(yùn)算符重載函數(shù)還可以為友元函數(shù)。當(dāng)重載友元函數(shù)時(shí)，將沒有隱含的參數(shù)this指針。這樣，對雙目運(yùn)算符，友元函數(shù)有2個(gè)參數(shù)，對單目運(yùn)算符，友元函數(shù)有一個(gè)參數(shù)。但是，有些運(yùn)行符不能重載為友元函數(shù)，它們是：=,(),和-。重載為友元函數(shù)的運(yùn)算符重載函數(shù)的定義格式如下： friend 類型說明符 operator 運(yùn)算符(參數(shù)表) 下面用友元函數(shù)代碼成員函數(shù)，重載編寫上述的例子，程序如下：#include iostream.hclass complexpublic:complex() real=imag=0; complex(double r, double i)real = r, imag = i;friend complex operator +(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator -(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator *(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator /(const complex &c1, const complex &c2);friendvoid print(const complex &c);private:double real, imag;complex operator +(const complex &c1, const complex &c2)return complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);complex operator -(const complex &c1, const complex &c2)return complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);complex operator *(const complex &c1, const complex &c2)return complex(c1.real * c2.real - c1.imag * c2.imag, c1.real * c2.imag + c1.imag * c2.real);complex operator /(const complex &c1, const complex &c2)return complex(c1.real * c2.real + c1.imag * c2.imag) / (c2.real * c2.real + c2.imag * c2.imag),(c1.imag * c2.real - c1.real * c2.imag) / (c2.real * c2.real + c2.imag * c2.imag);void print(const complex &c)if(c.imag0)coutc.realc.imagi;elsecoutc.real+c.imagi;void main()complex c1(2.0, 3.0), c2(4.0, -2.0), c3;c3 = c1 + c2;coutnc1+c2=;print(c3);c3 = c1 - c2;coutnc1-c2=;print(c3);c3 = c1 * c2;coutnc1*c2=;print(c3);c3 = c1 / c2;coutnc1/c2=;print(c3);c3 = (c1+c2) * (c1-c2) * c2/c1;coutn(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=;print(c3);coutendl; 該程序的運(yùn)行結(jié)果與上例相同。前面已講過，對又目運(yùn)算符，重載為成員函數(shù)時(shí)，僅一個(gè)參數(shù)，另一個(gè)被隱含；重載為友元函數(shù)時(shí)，有兩個(gè)參數(shù)，沒有隱含參數(shù)。因此，程序中出現(xiàn)的 c1+c2編譯程序解釋為： operator+(c1, c2)調(diào)用如下函數(shù)，進(jìn)行求值， complex operator +(const coplex &c1, const complex &c2) 3. 兩種重載形式的比較一般說來，單目運(yùn)算符最好被重載為成員；對雙目運(yùn)算符最好被重載為友元函數(shù)，雙目運(yùn)算符重載為友元函數(shù)比重載為成員函數(shù)更方便此，但是，有的雙目運(yùn)算符還是重載為成員函數(shù)為好，例如，賦值運(yùn)算符。因?yàn)?，它如果被重載為友元函數(shù)，將會出現(xiàn)與賦值語義不一致的地方。 其他運(yùn)算符的重載舉例1).下標(biāo)運(yùn)算符重載由于C語言的數(shù)組中并沒有保存其大小，因此，不能對數(shù)組元素進(jìn)行存取范圍的檢查，無法保證給數(shù)組動(dòng)態(tài)賦值不會越界。利用C+的類可以定義一種更安全、功能強(qiáng)的數(shù)組類型。為此，為該類定義重載運(yùn)算符。下面一個(gè)例子：#include iostream.hclass CharArraypublic:CharArray(int l)Length = l;Buff = new charLength;CharArray() delete Buff; int GetLength() return Length; char & operator (int i);private:int Length;char * Buff;char & CharArray:operator (int i)static char ch = 0;if(iLength&i=0)return Buffi;elsecoutnIndex out of range.;return ch;void main()int cnt;CharArray string1(6);char * string2 = string;for(cnt=0; cnt8; cnt+)string1cnt = string2cnt;coutn;for(cnt=0; cnt8; cnt+)coutstring1cnt;coutn;coutstring1.GetLength()endl; 該數(shù)組類的優(yōu)點(diǎn)如下：(1) 其大小不一定是一個(gè)常量。(2) 運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)指定大小可以不用運(yùn)算符new和delete。(3) 當(dāng)使用該類數(shù)組作函數(shù)參數(shù)時(shí)，不心分別傳遞數(shù)組變量本身及其大小，因?yàn)樵搶ο笾幸呀?jīng)保存大小。在重載下標(biāo)運(yùn)算符函數(shù)時(shí)應(yīng)該注意：(1) 該函數(shù)