【C++】 30_操作符重载的概念

需要解决的问题

• 下面的复数解决方案是否可行？

class Complex
{
public:
    int a;
    int b;
};

==>

int main()
{
    Complex c1 = {1, 2};
    Complex c2 = {3, 4};
    Complex c3 = c1 + c2;

    return 0;
}

编程实验： 复数的加法操作

#include <stdio.h>

class Complex
{
private:
    int a;
    int b;
public:
    Complex(int a = 0, int b = 0)
    {
        this->a = a;
        this->b = b;
    }
    
    int getA()
    {
        return a;
    }
    
    int getB()
    {
        return b;
    }
    
    friend Complex Add(const Complex& p1, const Complex& p2);
};

Complex Add(const Complex& p1, const Complex& p2)
{
    Complex ret;
    
    ret.a = p1.a + p2.a;
    ret.b = p1.b + p2.b;
    
    return ret;
}


int main()
{
    Complex c1(1, 2);    
    Complex c2(3, 4);
    Complex c3 = Add(c1, c2);
    
    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());
    
    return 0;
}

输出：
c3.a = 4, c3.b = 6

思考：
Add 函数可以解决 Complex 对象相加的问题， 但是 Complex 是现实世界中确实存在的复数，并且复数在数学运算中的地位和普通的实数相同。

为什么不能让 + 操作符也支持复数相加呢？

操作符重载

• C++ 中的重载能够扩展操作符的功能
• 操作符的重载以函数的方式进行
• 本质：用特殊形式的函数扩展操作符的功能

---

• 通过 operator 关键字可以定义特殊的函数
• operator 的本质是通过函数重载操作符
• 语法：

Type operator Sign(const Type& p1, const Type& p2)
{
    Type ret;
    
    return ret;
}

Sign 为系统中预定义的操作符，如：+，-，*，/ 等

编程实验： 操作符重载初探

#include <stdio.h>

class Complex
{
private:
    int a;
    int b;
public:
    Complex(int a = 0, int b = 0)
    {
        this->a = a;
        this->b = b;
    }
    
    int getA()
    {
        return a;
    }
    
    int getB()
    {
        return b;
    }
    
    friend Complex operator + (const Complex& p1, const Complex& p2);
};

Complex operator + (const Complex& p1, const Complex& p2)
{
    Complex ret;
    
    ret.a = p1.a + p2.a;
    ret.b = p1.b + p2.b;
    
    return ret;
}


int main()
{
    Complex c1(1, 2);    
    Complex c2(3, 4);
    Complex c3 = c1 + c2; // ==> operator + (c1, c2);
    
    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());
    
    return 0;
}

• 可以将操作符重载函数定义为类的成员函数

  • 比全局操作符重载少一个参数
  • 不需要依赖友元就可以完成操作符重载
  • 编译器优先在成员函数中寻找操作符重载函数

class Name
{
public:
    Name operator Sign(const Name& p)
    {
        Name ret;
        
        return ret;
    }
};

隐藏的 this 指针充当左操作数

编程实验： 成员函数重载操作符

#include <stdio.h>

class Complex
{
private:
    int a;
    int b;
public:
    Complex(int a = 0, int b = 0)
    {
        this->a = a;
        this->b = b;
    }
    
    int getA()
    {
        return a;
    }
    
    int getB()
    {
        return b;
    }
    
    Complex operator + (const Complex& p)
    {
        Complex ret;
    
        printf("Complex operator + (const Complex& p)\n");
    
        ret.a = this->a + p.a;    // this 指针充当左操作数
        ret.b = this->b + p.b;
    
        return ret;
    }
    
    friend Complex operator + (const Complex& p1, const Complex& p2);
};

Complex operator + (const Complex& p1, const Complex& p2)
{
    Complex ret;
    
    printf("Complex operator + (const Complex& p1, const Complex& p2)\n");
    
    ret.a = p1.a + p2.a;
    ret.b = p1.b + p2.b;
    
    return ret;
}


int main()
{
    Complex c1(1, 2);    
    Complex c2(3, 4);
    Complex c3 = c1 + c2; // ==> c1.operator + (c2);
    
    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());
    
    return 0;
}

输出:
Complex operator + (const Complex& p)
c3.a = 4, c3.b = 6

小结

• 操作符重载是 C++ 的强大特性之一
• 操作符重载的本质是通过函数扩展操作符的功能
• operator 关键字是实现操作符重载的关键
• 操作符重载遵循相同的函数重载规则
• 全局函数和成员函数都可以实现对操作符的重载

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！