一篇文章读懂C++ 重载运算符

文章摘自：c++从入门到精通（第四版 清华大学出版社）

运算符实际上是一个函数，所以运算符的重载实际上是函数的重载，。编译程序对运算符的重载的选择，遵循函数重载的选择原则。当遇到不很明显的运算时，编译程序会寻找与参数相匹配的运算符函数。

目录

1.重载运算符的必要性

2.重载运算符的形式与规则

3.重载运算符的运算

4.C++运算符重载为友元函数

5.转义运算符

6.C++实现可变长度的动态数组

1.重载运算符的必要性

C++语言中的数据类型分为基本数据类型和构造数据类型。基本数据类型可以直接完成算术运算。例如：

#include
using namespace std;
int main(void){
	int a=10;
	int b=20;
	cout<

程序中实现了两个整型变量的相加，可以正确输出运行结果30。通过两个浮点变量、两个双精度变量都可以直接运用加法运算符+来求和。但是类属于新构造的数据类型，类的两个对象就无法通过加法运算符来求和。例如：

#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		void display(){
			cout< 
当编译器编译到语句book1+book2时会报错，因为编译器不知道如何进行两个对象的相加，要实现两个类对象的加法运算有两种方法，一种是通过成员函数，一种是通过重载运算符。
 
首先看通过成员函数方法实现求和的例子：
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		int add(CBook a){
			return m_iPage+a.m_iPage;
		}
		void display(){
			cout< 
程序运行结果正确。使用成员函数实现求和的形式比较单一，并且不利于代码复用。如果要实现多个对象的累加其代码的可读性会大大降低，使用重载运算符的方法可以解决这些问题。
 
2.重载运算符的形式与规则 
重载运算符的声明形式如下：
 
operator类型名():
 
operator是需要重载的运算符，整个语句没有返回类型，因为类型名就代表了它的返回类型。重载运算符将对象转化成类型名规定的类型，转换时的形式就像强制转换一样。但如果没有重载运算符定义，直接强制类型转换会导致编译器将无法通过编译。
 
重载运算符不可以是新创建的运算符，只能是C++语言中已有的运算符，可以重载的运算符如下：
 
算术运算符：+ - * / % ++ --
 
位操作运算符：& | ~ ^ >> <<
 
逻辑运算符 ！ && ||
 
比较运算符 <  >  >=  <=  ==  !=
 
赋值运算符 =   +=    -=    *=  /=  %=    &=  |=   ^=     <<=    >>=
 
其他运算符： [ ]   ()   ->   ,    new    delete    new[]    delete[]        ->*
 
并不是所有的C++语言中已有的运算符都可以重载，不允许重载的运算符有 .  *  ::    ?和：
 
重载运算符时不能改变运算符操作数的个数，不能改变运算符原有的优先级，不能改变运算符原有的结合性，不能改变运算符原有的语法结构，即单目运算符只能重载为单目运算符，双目运算符只能重载为双目运算符，重载运算符含义必须清楚，不能有二义性。
 
实例：通过重载运算符实现求和：
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(int iPage){
			m_iPage=iPage;
		}
		CBook operator+(CBook b)
		{
			return CBook(m_iPage+b.m_iPage);
		}
		void display(){
			cout< 
类CBook重载了求和运算符后，由它声明的两个对象book1和book2可以向两个整型变量一样相加。
 
3.重载运算符的运算 
重载运算符后可以完成对象和对象之间的运算，同样也可以通过重载运算实现对象和普通类型数据的运算。例如：
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
	void OutputPage(){
		cout< 
通过修改运算符的参数为整数类型，可以实现CBook对象与整数相加。
 
对于两个整型变量的相加，可以调换加数和被加数的顺序，因为加法符合交换律。但是对于通过重载运算符实现的加法，不可以交换顺序。
 
illegal:
 
Book2=10+Book1;//非法代码
 
对于++和--运算符，由于涉及前置运算和后置运算，在重载这类运算符时如何区分呢？默认情况是，如果重载运算符没有参数则表示是前置运算，例如：
 
void operator++()//前置运算 
{
	++m_Pages;
}
 
如果重载运算符使用了整数作为参数，则表示的是后置运算，此时的参数值可以被忽略，它只是一个标识，标识后置运算。
 
void operator++(int)//后置运算 
{
	++m_Pages;
}
 
默认情况下，将一个整数赋值给一个对象是非法的，可以通过重载运算符将其变成合法的。例如：
 
void operator = (int page){//重载运算符 
	m_Pages=page;
}
 
通过重载运算符也可以实现将一个整型数复制给一个对象，例如：
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
		void OutputPages()
		{
			cout< 
程序中重载了赋值运算符，给mybook对象赋值100，并通过OutpuName()函数将其进行输出。
 
也可以通过重载构造函数将一个整数赋值给一个对象
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		int m_Pages;
		void OutputPages()
		{
			cout< 
程序中定义了一个重载的构造函数，以一个整数作为函数参数，这就可以将一个整数赋值给一个CBook类的对象，语句mybook=100；将调用构造函数CBook（int page）重新构造一个CBook对象，并将其赋值给mybook对象。
 
4.C++运算符重载为友元函数 
引用了这位博主的文章：C++ 运算符重载_高祥xiang的博客-CSDN博客_c++运算符重载
 一般情况下，将运算符重载为类的成员函数是较好的选择。但有时，重载为成员函数不能满足使用要求，重载为全局函数又不能访问类的私有成员，因此需要将运算符重载为友元。
 
例如，对于复数类 Complex 的对象，希望它能够和整型以及实数型数据做四则运算，假设 c 是 Complex 对象，希望c+5和5+c这两个表达式都能解释得通。
 
将+重载为 Complex 类的成员函数能解释c+5，但是无法解释5+c。要让5+c有意义，则应对+进行再次重载，将其重载为一个全局函数。为了使该全局函数能访问 Complex 对象的私有成员，就应该将其声明为 Complex 类的友元。具体写法如下：
 
class Complex
{
    double real, imag;
public:
    Complex(double r, double i):real(r), imag(i){};
    Complex operator + (double r);
    friend Complex operator + (double r, const Complex & c);
};
Complex Complex::operator + (double r)
{ //能解释c+5
    return Complex(real+r, imag);
}
Complex operator + (double r, const Complex & c)
{ //能解释5+c
    return Complex (c.real+r, c.imag);
}
 

  
 
5.转义运算符 
C++语言中普通的数据类型可以进行强制类型转换，例如：
 
int i=10;
double d;
d = double(i)
 
程序中将整数i强制转换为double型。
 
语句
 
d=double(i)//等同于d=double(i)
 
double()在C++语言中被转化为转换运算符。通过重载转换运算符可以将类对象转换为想要的数据。
 
实例：转换运算符
 
#include
using namespace std;
class CBook{
	public:
		CBook(double iPage=0);
		operator double(){
			return m_iPage;
		}
	protected:
		int m_iPage;
}; 
CBook::CBook(double iPage){
	m_iPage = iPage;
}
int main(void){
	CBook book1(10.0);
	CBook book2(20.00);
	cout< 
程序重载了转换运算符double（），然后将类CBook的两个对象强制转换为double类型后再进行求和，最后输出求和的结果。
 
6.C++实现可变长度的动态数组 
这一部分的原文链接：链接：https://blog.csdn.net/qq_27278957/article/details/85269245
 实践中经常碰到程序需要定义一个数组，但不知道定义多大合适的问题。按照最大的可能性定义，会造成空间浪费；定义小了则无法满足需要。
 
如果用动态内存分配的方式解决，需要多少空间就动态分配多少，固然可以解决这个问题，但是要确保动态分配的内存在每一条执行路径上都能够被释放，也是一件头疼的事情。
 
因此需要编写一个长度可变的数组类，该类的对象就能存放一个可变长数组。该数组类应该有以下特点：
 
数组的元素个数可以在初始化该对象时指定。
 可以动态往数组中添加元素。
 使用该类时不用担心动态内存分配和释放问题。
 能够像使用数组那样使用动态数组类对象，如可以通过下标访问其元素。
  
 
#include 
#include 
using namespace std;
class CArray
{
	int size; //数组元素的个数
	int* ptr; //指向动态分配的数组
public:
	CArray(int s = 0); //s代表数组元素的个数
	CArray(CArray & a);
	~CArray();
	void push_back(int v); //用于在数组尾部添加一个元素 v
	CArray & operator = (const CArray & a); //用于数组对象间的赋值
	int length() const { return size; } //返回数组元素个数
	int & operator[](int i)
	{ //用以支持根据下标访问数组元素，如“a[i]=4;”和“n=a[i];”这样的语句
		return ptr[i];
	};
};
CArray::CArray(int s) : size(s)
{
	if (s == 0)
		ptr = NULL;
	else
		ptr = new int[s];
}
CArray::CArray(CArray & a)
{
	if (!a.ptr) {
		ptr = NULL;
		size = 0;
		return;
	}
	ptr = new int[a.size];
	memcpy(ptr, a.ptr, sizeof(int) * a.size);
	size = a.size;
}
CArray::~CArray()
{
	if (ptr) delete[] ptr;
}
CArray & CArray::operator=(const CArray & a)
{ //赋值号的作用是使 = 左边对象中存放的数组的大小和内容都与右边的对象一样
	if (ptr == a.ptr) //防止 a=a 这样的赋值导致出错
		return *this;
	if (a.ptr == NULL) { //如果a里面的数组是空的
		if (ptr)
		delete[] ptr;
		ptr = NULL;
		size = 0;
		return *this;
	}
	if (size < a.size) { //如果原有空间够大，就不用分配新的空间
		if (ptr)
			delete[] ptr;
		ptr = new int[a.size];
	}
	memcpy(ptr, a.ptr, sizeof(int)*a.size);
	size = a.size;
	return *this;
}
void CArray::push_back(int v)
{ //在数组尾部添加一个元素
	if (ptr) {
		int* tmpPtr = new int[size + 1]; //重新分配空间
		memcpy(tmpPtr, ptr, sizeof(int) * size); //复制原数组内容
		delete[] ptr;
		ptr = tmpPtr;
	}
	else //数组本来是空的
		ptr = new int[1];
	ptr[size++] = v; //加入新的数组元素
}
int main()
{
	CArray a; //开始的数组是空的
	for (int i = 0; i<5; ++i)
		a.push_back(i);
	CArray a2, a3;
	a2 = a;
	for (int i = 0; i