C++运算符重载的方法

时间:2014-11-01 21:37    点击:

运算符重载的方法是定义一个重载运算符的函数,在需要执行被重载的运算符时,系统就自动调用该函数,以实现相应的运算。也就是说,运算符重载是通过定义函数实现的。运算符重载实质上是函数的重载。

重载运算符的函数一般格式如下:
    函数类型 operator 运算符名称 (形参表列)
    {
        // 对运算符的重载处理
    }

例如,想将”+”用于Complex类(复数)的加法运算,函数的原型可以是这样的:
    Complex operator+ (Complex& c1, Complex& c2);
在上面的一般格式中,operator是关键字,是专门用于定义重载运算符的函数的,运算符名称就是C++提供给用户的预定义运算符。注意,函数名是由operator和运算符组成,上面的operator+就是函数名,意思是“对运算符+重载”。只要掌握这点,就可以发现,这 类函数和其他函数在形式上没有什么区别。两个形参是Complex类对象的引用,要求实参为Complex类对象。

在定义了重载运算符的函数后,可以说,函数operator +重载了运算符+。在执行复数相加的表达式c1 + c2时(假设c1和c2都已被定义为Complex类对象),系统就会调用operator+函数,把c1和c2作为实参,与形参进行虚实结合。

为了说明在运算符重载后,执行表达式就是调用函数的过程,可以把两个整数相加也想像为调用下面的函数:
int operator + (int a, int b)
{
    return (a+b);
}

如果有表达式5+8,就调用此函数,将5和8作为调用函数时的实参,函数的返回值为13。这就是用函数的方法理解运算符。可以在例10.1程序的基础上重载运算符“+”,使之用于复数相加。

[例10.2] 改写例10.1,重载运算符“+”,使之能用于两个复数相加。

			
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. class Complex
  4. {
  5. public:
  6. Complex( ){real=0;imag=0;}
  7. Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}
  8. Complex operator+(Complex &c2);//声明重载运算符的函数
  9. void display( );
  10. private:
  11. double real;
  12. double imag;
  13. };
  14. Complex Complex::operator+(Complex &c2) //定义重载运算符的函数
  15. {
  16. Complex c;
  17. c.real=real+c2.real;
  18. c.imag=imag+c2.imag;
  19. return c;
  20. }
  21.  
  22. void Complex::display( )
  23. {
  24. cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
  25. }
  26.  
  27. int main( )
  28. {
  29. Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;
  30. c3=c1+c2; //运算符+用于复数运算
  31. cout<<"c1=";c1.display( );
  32. cout<<"c2=";c2.display( );
  33. cout<<"c1+c2=";c3.display( );
  34. return 0;
  35. }
运行结果与例10.1相同:
c1=(3+4i)
c2=(5-10i)
c1+c2=(8,-6i)

请比较例10.1和例10.2,只有两处不同:
1) 在例10.2中以operator+函数取代了例10.1中的complex_add函数,而且只是函数名不同,函数体和函数返回值的类型都是相同的。

2) 在main函数中,以“c3=c1+c2;”取代了例10.1中的“c3=c1.complex_add(c2);”。在将运算符+重载为类的成员函数后,C++编译系统将程序中的表达式c1+c2解释为
    c1.operator+(c2)  //其中c1和c2是Complex类的对象
即以c2为实参调用c1的运算符重载函数operator+(Complex &c2),进行求值,得到两个复数之和。

可以看到,两个程序的结构和执行过程基本上是相同的,作用相同,运行结果也相同。重载运算符是由相应的函数实现的。有人可能说,既然这样,何必对运算符重载呢?我们要从用户的角度来看问題,虽然重载运算符所实现的功能完全可以用函数实现,但是使用运算符重载能使用户程序易于编写、阅读和维护。在实际工作中,类的声明和类的使用往往是分离的。假如在声明Complex类时,对运算符+, -, *, /都进行了重载,那么使用这个类的用户在编程时可以完全不考虑函数是怎么实现的,放心大胆地直接使用+, -, *, /进行复数的运算即可,十分方便。

对上面的运算符重载函数operator+还可以改写得更简练一些:
    Complex Complex::operator + (Complex &c2)
    {return Complex(real+c2.real, imag+c2.imag);}
return语句中的Complex( real+c2.real, imag+c2.imag)是建立一个临时对象,它没有对名,是一个无名对象。在建立临时对象过程中调用构造函数。return语句将此临时对象作为函数返回值。

请思考,在例10.2中能否将一个常量和一个复数对象相加?如
    c3=3+c2;  //错误,与形参类型不匹配
应写成对象形式,如
    c3 = Complex (3,0) +c2;  //正确,类型均为对象

需要说明的是,运算符被重载后,其原有的功能仍然保留,没有丧失或改变。通过运算符重载,扩大了C++已有运算符的作用范围,使之能用于类对象。

运算符重载对C++有重要的意义,把运算符重载和类结合起来,可以在C++程序中定义出很有实用意义而使用方便的新的数据类型。运算符重载使C++具有更强大的功能、更好的可扩充性和适应性,这是C++最吸引人的特点之一。

来源:未知//所属分类:基础教程/更新时间:2014-11-01 21:37
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