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C++重载操作符

Cloudox

发布于 2021-11-23 06:15:32

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代码可运行

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代码可运行

什么叫重载操作符？这要先说什么是操作符，其实最简单的：+、-、*、/、<<就都是操作符，这些也是很常见的重载操作符。

那什么叫重载操作符？普通的基本类型比如int、float都可以进行加减乘除，也可以用cout<<来输出，但是我们自定义的类型是不支持的，比如如果你想这样：

Obje
Object obj2;
Object obj3 = obj1 + obj2;
cout<<obj3;

这是不可以的（当然不单单是因为没有初始化对象值）。也就是说，你定义的类本身不支持这些操作，那如果我想支持呢？比如我要定义一个MyTime类，时间加减很常见，输出更常见，难道我要每次都在使用时获取其成员变量自己写加减法自己一个个输出吗？其实不用那么麻烦，只要重载操作符就可以了。

那么如何重载？

重载操作符其实也是一种形式的多态，因此只能重载C++本身有的操作符，而且只能按照C++本身有的操作方式来使用，比如你对于“-”号，可以重载来用于两个对象相减，或者用于表示一个对象求负，但是你不能重载一个“@”号来用于两个对象相加，因为C++本身就没有这种用法。

重载的方法非常简单：

// 形式如下：
operator op(argument-list)

// 比如原型：
Time oprator+(const Time &t);// 这实际上就是重载一个Time的相加的方法
// 实现：
Time Time::operator+(const Time &t) {
  // 至于怎么实现就看你自己了，一般意义上当然是时与时相加，分与分相加等等，还考虑进位
  // 注意返回值是Time类型，因为相加也是返回一个结果Time
}

这样就写好方法了，这个方法是放在Time类方法里的，调用如下：

Time time1 = ...
Time time2 = ...
Time time3 = time1 + time2;

这时候就可以相加了。你可能会注意到，方法定义中参数只有一个参数，实际上这个方法调用过程等于下面这样：

Time time3 = time1.operator+(time2);

这就是常规的方法使用方式，只不过因为是重载的操作符，所以可以如一般类型那样去直观性地使用。

因此，实际上也可以让参数不是Time类型，而是一个int：

// 原型：
Time oprator+(int h);// 这实际上就是重载一个Time的相加的方法
// 实现：
Time Time::operator+(int h) {
  // 这里你可以看做是增加一小时的方法
  // 注意返回值是Time类型，因为相加也是返回一个结果Time
}

// 使用：
Time time3 = time1 + 1;

这样就可以和常规类型一起用，是不是很方便。

但是这会带来一个类型，我们现在已经知道了重载的使用方法实际上是方法调用的另一种表现形式，也就是第一个Time变量调用方法，第二个变量（不管是Time还是int都可以写类似方法）是传递的参数。

那如果我把int类型的值放在第一个呢？类似这样：

Time time3 = 1 + time1;

这会报错的，因为int类型并没有一个方法可以去调用Time类型参数的加法。

但是我们可以用友元函数来解决这个问题，关于友元函数是什么这里只简单介绍一下：

类的友元函数是非成员函数，因此不能用成员操作符来调用，在定义时也不需要使用::限定符，但它与成员函数的访问权限相同，也就是可以访问类的成员。声明时以friend开头，定义时不需要。

我们用友元函数来实现int在前的加法：

// 依然在类定义内，但因为不是成员函数，定义时不需要::限定符
// 原型：
friend Time  operator+(int h, const Time &t)

// 实现（注意没有::限定符）：
Time  operator+(int h, const Time &t) {
  // 把时间加一个小时
  // 依然返回Time类型时间
}

// 此时就可以这么用了：
Time time3 = 1 + time1;

这样我们就可以各种方式来使用了。

其实重载操作符最好用的是什么？是cout<<这个操作，因为我们经常需要输出信息，但是自定义类型不能直接这么用，往往要写一长串成员变量来输出，但是我们重载一下就可以了，同样的，因为<<这个操作符的左边是cout而不是我们的类型对象，所以也要通过友元函数的方式来定义才能使用，大致方法如下：

// 声明原型：
friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Time & t);

// 返回类型为ostream，则可以连续使用<<。
// 参数类型为ostream，则cout、cerr甚至子类都可以用。
// 传递的是引用而不是拷贝，保证一直是原来那个cout
ostream & operator<<(ostream & os, const Time & t) {
  os << t.hours << " hours, "" << t.minutes << " minutes";
  return os;
}

// 可以这样调用：
cout << "Time is " << time << "...\n";