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Way on c & c++ 小記 [七] – 重載操作符
重載操作符
作者：Jason Lee @https://blog.csdn.net/jasonblog
日期：2010-04-17
[1]重載操作符
重載操作符從大的方麵來講可以分為兩類：最好或必須作為類的成員函數的，以及相反。而具體地講，最好或必須作為類的成員函數的有賦值操作符( = )、下標操作符( [] )、調用操作符( () )、成員訪問箭頭操作符( ->，目前列出的操作符都必須為成員函數) 、星號解引用操作符( * )、複合賦值操作符( +=等)、自增、自減。其它的一些操作符，如算術操作符、相等操作符、關係操作符和位操作符，最好定義為非成員函數，在這種情況下，通常需要將其定義為類的友元函數。當然，還有一些是不建議重載的操作符，如逗號、取地址運算符和邏輯運算符等。
[2]賦值操作符
賦值操作符必須是類的成員函數，因為編譯器需要知道類是否有賦值操作符這個信息。並且，賦值操作符必須返回對*this的引用，也就是左操作數(對象自身)的引用。
同樣的，複合賦值操作符也應返回對*this的引用。
如下是一段示例代碼：
#include <iostream> using namespace std; class Demo { public: Demo():val(0){} Demo(int t): val(t){} Demo(const Demo &demo){ val = demo.val; } ~Demo(){} Demo& operator=(const Demo &demo){ val = demo.val; return *this; } Demo& operator+=(const Demo &demo){ val += demo.val; return *this; } void showVal(){ cout << val << endl; } private: int val; }; int main(){ Demo d1 = 2;// 首先調用接受整型參數的構造函數創建一個臨時對象，再調用複製構造函數 d1.showVal(); Demo d2; d2 += d1;// 使用複合賦值操作符 d2.showVal(); return 0; }
通常定義了賦值操作符，那麼接著定義複製構造函數和複合賦值操作符是比較合理的。接著又為了體現複製構造函數的運用，直接在實例化 d1 的時候使用了 Demo d1 = 2; 這樣的語句，就類似 string str = “hello”; 先調用對應參數的構造函數創建臨時對象再調用複製構造函數。
[3] 下標操作符
下標操作符也必須定義為類的成員函數。並且，下標操作符有個需要注意的問題是，當它出現在賦值操作符的任意一邊時都應該能正常工作，所以下標操作符應該返回引用，這樣才能得到左值，使得下標操作符可以出現在賦值操作符的任意一邊。
可以使用下標操作符還保證不非法越界：
#include <iostream> using namespace std; class Demo { public: Demo(): flag(false){} Demo(int sz): flag(true), size(sz){ p = new int[sz]; } ~Demo(){if(flag) delete []p;} int& operator[](const int index){ if(flag){ if(index >= size){/* 非法越界處理代碼 */} else return p[index]; } } private: bool flag;// 需要有個標誌判斷是否有為 p 非配空間，避免非法訪存 int *p; int size; }; int main(){ Demo d1(3); d1[0] = 1; int t = d1[0]; return 0; }
[4] 箭頭和星號操作符
箭頭操作符必須定義為類成員函數，而星號操作符則無此要求。有了這兩種操作符可以重載，就可以使類表現得像指針一樣，或者也可以稱其為指針型的類，由此可以實現如 smart pointer 這種雖然號稱智能指針但也是智能得有限的類。而 STL 中的迭代器就是一個典型的應用：
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main () { vector<int> myvector; for (int i=1; i<=5; i++) myvector.push_back(i); vector<int>::iterator it; cout << "myvector contains:"; for ( it=myvector.begin() ; it < myvector.end(); it++ ) cout << " " << *it; cout << endl; return 0; }
[5] 算術操作符和關係操作符
算術操作符和關係操作符一般應定義為非成員函數。其中為了保持與內置操作符一致，加法不返回引用。並且，如果可以的話，使用複合賦值操作符來實現算術操作符會更有效率。
相等操作符和不等操作符一般也是相生的，因為需要其一時往往需要另一，並且往往其中一個操作符是調用另一個操作符實現的。
而當使用的容器運作於某些算法需要關係操作符時，如小於操作符，定義該種關係操作符往往會使得代碼更加有效率以及簡潔。
[6] 自增、自減操作符
自增、自減操作符的重載可以使得一個類表現得如整型一般，從而可以作為迭代器，並且又分為前綴和後綴兩種運算。
上一段代碼（關於星號和箭頭操作符）中就有使用到重載自增操作符。通常這種應用是通過 3 個指針來實現的，一個是 begin ，一個是 current ，還有一個是 end 。當然名稱不一定如此。首先使用 begin 指針確定迭代開始的初始位置，並使用 end 指針限定範圍，最後通過 current 指針遍曆元素。
為了與內置類型一致，或者說為了保持習慣用法，前綴式操作符應該返回發生改變（增或減）後的對象的引用，而後綴式操作符應該返回舊值。
另外，為了區分前綴式操作符和後綴式操作符，指定了後綴式操作符函數接收一個無用的 int 型形參，形如 operator++(int) 表示後綴式操作符，而 operator++() 表示前綴式操作符。
[7] 輸入輸出操作符
上麵提了許多，但想來最常用的重載操作符可能是輸入輸出操作符，並且這二者最好定義為非成員函數，使其符合使用標準。
從標準使用的角度來講，輸出操作符應該接受 ostream& 作為第一個形參，並返回對該形參的引用：
#include <iostream> using namespace std; class Demo { public: Demo(): p(0){} ~Demo(){} friend ostream& operator<<(ostream &os, const Demo &demo); private: int p; }; ostream& operator<<(ostream &os, const Demo &demo){ os << demo.p; return os; } int main(){ Demo d1; cout << d1 << endl; return 0; }
而輸入操作符也具有相同模式：接受 istream& 參數作為第一形參並返回該形參的引用。此外，輸入操作符還需要注意的是讀入過程的錯誤處理。
[8] 調用操作符
最後一個提及的重載操作符是調用操作符，它必需作為成員函數，而且因為作用同函數類似，所以具有調用操作符的類經實例化而得的對象也被稱為函數對象（ function object ）。
#include <iostream> using namespace std; class Demo { public: int operator()(int m, int n){ return m>n ? m:n; } }; int main(){ Demo d1; cout << d1(2,3) << endl; return 0; }
如上，使用的是 Demo 類的調用運算符，功能就好像一個返回較大值的函數。
最後更新：2017-04-02 05:21:04