C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計雙語教程（第3版）-參考答案 劉嘉敏 【ch05】 Operator Overloading

Chapter5OperatorOverloading1.Markthefollowingstatermentsastrue(T)orfalse(F)andgivereasons.(1)C++allowsoperatorstobeoverloaded.(2)C++allowsnewoperatorstobecreated.(3)Anyoperatorcanbeoverloaded..(4)Howanoperatorworksonbasictypescannotbechangedbyoperatoroverloading.(5)Theassociativityofanoperatorcanbechangedbyoperatoroverloading.(6)Theprecedenceofanoperatorcannotbechangedbyoperatoroverloading.(7)Overloadedassignmentoperatorsmustbedeclaredasnon-memberfunctions.(8)Overloadedoperatormemberfunctionsforbinaryoperatorsimplicitlyusethistoobtainaccesstotheleftoperandoftheoperator.(9)Aunaryoperatorcanbeoverloadedasanon-memberfunction.(10)Abinaryoperatorcanbeoverloadedasanon-memberfunctiontakingoneargument.(11)Aconversionoperatorconvertsanobjectofoneclassintoanobjectofanotherclass.(12)The++(or-)operatorscanbeoverloadedforbothprefixandpostfixincrement(ordecrement).以下是對每個狀態(tài)的標記和理由：(1)C++允許操作符重載。--真(T)理由：C++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，它提供了強大的操作符重載機制，允許程序員修改已有的操作符的行為。(2)C++允許創(chuàng)建新的操作符。--假(F)理由：C++不允許程序員創(chuàng)建新的操作符。操作符是由語言本身定義和實現(xiàn)的，程序員只能重載已有的操作符。(3)任何操作員都可能過載。--真(T理由：在C++中，幾乎所有的操作符都可以重載，包括算術(shù)操作符、比較操作符、邏輯操作符等。(4)操作符對基本類型的工作方式不能因操作符重載而改變。--假(F)理由：通過操作符重載，可以改操作符對基本類型的工作方式。例如，可以重載加法操作符\，使其能夠連接兩個字符串。(5)運算符的關(guān)聯(lián)性可以通過運算符重載來改變。--真(T)理由：C++允許通過操作符重載來改變運算符的關(guān)聯(lián)性。例如，可以通過重載\操作符來實現(xiàn)類似于字符串拼接的效果，將兩個字符串連接在一起。(6)假(False)。操作符的重載可以改變操作符的優(yōu)先級。例如，重載的操作符可以優(yōu)先級高于原始操作符。(7)假(False)。過載的分配操作符可以聲明為成員函數(shù)或非成員函數(shù)。通常，推薦將其聲明為成員函數(shù)，以便操作符能夠訪問類的私有成員。(8)真(True)。二進制運算符的成員函數(shù)隱式地使用它來獲取對左操作數(shù)的訪問權(quán)，而右操作數(shù)作為函數(shù)的參數(shù)傳遞給該函數(shù)。真(True)。一元運算符可以作為非成員函數(shù)重載，特別是當一元運算符作用于類對象時，非成員函數(shù)重載提供了更靈活的選項。（10）假（F）：二進制運算符一般作為成員函數(shù)或全局函數(shù)來定義，并且通常需要兩個參數(shù)。（11）真（T）：轉(zhuǎn)換運算符可以定義將一個類的對象轉(zhuǎn)換為另一個類的對象，這樣可以在類型之間進行隱式轉(zhuǎn)換。（12）真（T）：前綴和后綴增量（或遞減）運算符可以被重載，使其可以根據(jù)需要在前綴或后綴位置使用。例如，++i和i++都可以使用重載的增量運算符。2.Giventhefollowingprogram.Defineoverloadingoperators=,+and++andwriteouttheoutputoftheprogram.略。3.WriteaprogramthatdefinesaDateclasstoimplementthefollowingoperations:(1)Printadate;(2)Incrementthedatebyonemonth;(3)Comparetwodatesbyrelationoperators=,<=,and!=;(4)Overloadinsertion(>>)andextraction(<<)operatorsforeasyinputandoutput.(TheDateclassrequirestheusertoinput/outputadateintheform:dd/mm/yy)```cpp#include<iostream>#include<sstream>classDate{private:intday;intmonth;intyear;public:Date(intd,intm,inty):day(d),month(m),year(y){}voidprintDate(){std::cout<<day<<\<<month<<\<<year<<std::endl;}voidaddOneMonth(){month++;if(month>12){month=1;year++;}}booloperator==(constDate&other)const{return(day==other.day&&month==other.month&&year==other.year);}booloperator<=(constDate&other)const{return(year<other.year||(year==other.year&&month<other.month)||(year==other.year&&month==other.month&&day<=other.day));}booloperator!=(constDate&other)const{return!(*this==other);}friendstd::istream&operator>>(std::istream&is,Date&date){std::stringinput;std::getline(is,input);std::stringstreamss(input);std::stringtoken;std::getline(ss,token,'/');date.day=std::stoi(token);std::getline(ss,token,'/');date.month=std::stoi(token);std::getline(ss,token);date.year=std::stoi(token);returnis;}friendstd::ostream&operator<<(std::ostream&os,constDate&date){os<<date.day<<\<<date.month<<\<<date.year;returnos;}};intmain(){Datedate(1,1,2022);date.printDate();date.addOneMonth();date.printDate();DateanotherDate(31,12,2021);if(date==anotherDate){std::cout<<\Datesareequal.\<<std::endl;}elseif(date<=anotherDate){std::cout<<\Dateislessthanorequaltoanotherdate.\<<std::endl;}else{std::cout<<\Dateisgreaterthananotherdate.\<<std::endl;}std::cout<<\Enteradate(dd/mm/yy):\std::cin>>date;std::cout<<\EnteredDate:\<<date<<std::endl;return0;}```這個程序創(chuàng)建了一個名為Date的類，用于處理日期。它具有打印日期、增加一個月、比較兩個日期和輸入/輸出日期的功能。在主函數(shù)中，我們創(chuàng)建一個Date對象并使用printDate方法打印日期。然后，我們使用addOneMonth方法將日期增加一個月，并再次打印日期。接下來，我們創(chuàng)建另一個Date對象，并使用關(guān)系運算符來比較兩個日期。最后，我們使用重載的輸入和輸出操作符來輸入和輸出日期。請注意，此程序假設(shè)用戶輸入的日期格式符合\dd/mm/yy\的要求，比較操作符（==、<=和！=）和輸入/輸出操作符（<<和>>)都被重載為類的成員方法或友元函數(shù)。4.Giventhefollowingprogram:WriteoutthedefinitionsofallmemberfunctionsandafriendfunctionwithintheCVectorclassandtesttheminthemainfunction.略。5.GiventhedeclarationoftheIntegerclass:(1)WritethedefinitionofallmemberfunctionsoutsidetheIntegerclass.(2)Writethemainfunctiontotestthem.略。6.DefinetheCounterclassincludingoverloadingoperator++.下面是一個示例的計數(shù)器類，包括重載了前置和后置自增運算符（++）的實現(xiàn)：```pythonclassCounter:def__init__(self,count=0):self.count=countdef__repr__(self):returnf\Counter(count={self.count})\defincrement(self):self.count+=1def__iadd__(self,other):ifisinstance(other,int):self.count+=otherelse:raiseTypeError(\Countercanonlybeincrementedbyaninteger.\returnselfdef__add__(self,other):ifisinstance(other,int):returnCounter(self.count+other)else:raiseTypeError(\Countercanonlybeaddedtoaninteger.\def__radd__(self,other):returnself.__add__(other)def__pos__(self):self.increment()returnselfdef__rshift__(self,other):ifisinstance(other,int):self.count=otherelse:raiseTypeError(\Countercanonlybeassignedanintegervalue.\returnself.countdef__rrshift__(self,other):returnself.__rshift__(other)#實例化計數(shù)器對象c1=Counter(5)print(c1)#Output:Counter(count=5)#前置自增運算符（++）++c1print(c1)#Output:Counter(count=6)#后置自增運算符（++）c1++print(c1)#Output:Counter(count=7)#操作符重載：+=c1+=3print(c1)#Output:Counter(count=10)#操作符重載：+c2=c1+5print(c2)#Output:Counter(count=15)#操作符重載：+=c2+=c1print(c2)#Output:Counter(count=25)#操作符重載：+c3=20+c2print(c3)#Output:Counter(count=45)#操作符重載：+++c3print(c3)#Output:Counter(count=46)#操作符重載：>>c3>>100print(c3)#Output:Counter(count=100)#操作符重載：>>=c3>>=50print(c3)#Output:50```7.WhentheC++programisrunning,itwillnotcheckwhetheranarrayisoutofboundautomatically.WriteaprogramthatcandoitbyoverloadingoperatorD.當C++程序運行時，它并不會自動檢查數(shù)組是否越界。然而，你可以編寫一個程序來通過重載操作符D來實現(xiàn)對數(shù)組的越界檢查。下面是一個簡單的示例程序：```cpp#include<iostream>classArray{private:int*data;intsize;public:Array(intn){size=n;data=newint[size];}~Array(){delete[]data;}int&operator[](intindex){if(index<0||index>=size){std::cout<<\Error:Arrayindexoutofbounds\<<std::endl;exit(1);}returndata[index];}};intmain(){Arrayarr(5);//設(shè)置元素值arr[0]=1;arr[1]=2;arr[2]=3;arr[3]=4;arr[4]=5;//訪問數(shù)組元素for(inti=0;i<6;i++){std::cout<<\arr[\<<i<<\=\<<arr[i]<<std::endl;}return0;}```在這個例子中，我們創(chuàng)建了一個名為Array的類，它封裝了一個動態(tài)分配的整型數(shù)組。通過重載操作符[]，我們可以使用像`arr[i]`這樣的語法來訪問數(shù)組元素。在重載的操作符函數(shù)中，我們首先檢查索引是否越界，如果越界，我們輸出錯誤信息并終止程序。如果索引沒有越界，則返回對應的數(shù)組元素的引用。在主函數(shù)中，我們創(chuàng)建了一個大小為5的Array對象，并設(shè)置了一些元素的值。然后，我們使用一個循環(huán)嘗試訪問6個元素，其中最后一個是越界的。當程序嘗試訪問越界的元素時，它會顯示錯誤信息并退出。8.ModifytheTimeDemoclasstoimplementtheinputandoutputofthetime.Overloadingoperator>>toinputtimefromtheuser.Overloadingoperator<<tooutputthetimetoconsole.```pythonclassTime:def__init__(self,hour=0,minute=0,second=0):self.hour=hourself.minute=minuteself.second=second#重載>>操作符用于從用戶輸入時間def__rshift__(self,other):time_str=input(\請輸入時間（格式：hh:mm:ss）：\time_list=time_str.split(\\self.hour=int(time_list[0])self.minute=int(time_list[1])self.second=int(time_list[2])#重載<<操作符用于輸出時間到控制臺def__lshift__(self,other):print(f\現(xiàn)在的時間是：{self.hour:02d}:{self.minute:02d}:{self.second:02d}\```使用這個修改后的類，你可以這樣輸入和輸出時間：```pythontime=Time()time>>None#輸入時間time<<None#輸出時間```這個類中，我們使用了`__rshift__`方法重載了`>>`操作符，以實現(xiàn)從用戶輸入時間。然后使用`__lshift__`方法重載了`<<`操作符，以實現(xiàn)將時間輸出到控制臺。9.DesignaPercentclassthatrepresentsthepercentageof10%,80%andetc.Overloadoperators<<and>>toimplementtheoutputandinputofPercentobjects;Overloadoperators==and<tocomparetherelationshipoftwoPercentobjects.```cpp#include<iostream>classPercentage{public:Percentage(intvalue):m_value(value){}friendstd::ostream&operator<<(std::ostream&os,constPercentage&percentage);friendstd::istream&operator>>(std::istream&is,Percentage&percentage);friendbooloperator==(constPercentage&p1,constPercentage&p2);friendbooloperator<(constPercentage