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C++中的运算符重载：详解

2023-07-01 15:56:41 深夜i -- --

运算符重载 C++ 编程语言详解重载函数操作符函数

C++可以对内置类型或用户自定义类型进行运算符重载，使得这些类型能够像内置类型一样支持运算符操作。这种机制可以让代码更加简洁清晰，并且更符合实际的运算规则。本文将详解C++中运算符重载的相关知识。

一、基本概念

1. 运算符重载：对已有的运算符重新定义，使得它们能够用于用户自定义类型。

2. 运算符函数：重载后的运算符实际上是对应的函数，这种函数称为运算符函数。

3. 运算符函数的形式：操作符关键字operator后跟运算符的符号，例如：operator+()，operator-()。

二、运算符的重载方法

运算符有两种重载方法：

1. 成员函数重载

这种方法是将运算符作为类的成员函数进行重载，运算符函数有一个隐含的this指针，指向调用对象。所以对于类类型的运算符重载，一般都采用成员函数重载，例如：

class Vec {

public:

Vec(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {}

Vec& operator+=(const Vec& rhs) {

x += rhs.x;

y += rhs.y;

return *this;

}

int x, y;

};

int main() {

Vec a(1, 2);

Vec b(2, 3);

a += b; // 等价于a.operator+=(b);

return 0;

}

2. 非成员函数重载

这种方法是将运算符作为普通函数进行重载，函数有两个参数，分别为左、右运算对象。一般情况下，采用非成员函数重载，如果需要访问类的私有成员，则需要将函数声明为类的友元函数，例如：

class Vec {

public:

Vec(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {}

friend Vec operator+(const Vec& lhs, const Vec& rhs) {

Vec ret(lhs);

ret += rhs;

return ret;

}

int x, y;

};

int main() {

Vec a(1, 2);

Vec b(2, 3);

Vec c = a + b; // 等价于operator+(a, b);

return 0;

}

三、适用范围

C++中既可以重载内置类型的运算符，也可以重载用户自定义类型的运算符。但是，对于内置类型的运算符重载，只能够采用非成员函数重载的方法，例如：

int operator+(int a, int b)

return a - b;

int main() {

int a = 3;

int b = 2;

int c = a + b; // 等价于operator+(a, b);

return 0;

}

对于某些运算符，例如赋值运算符和下标运算符，只能够重载为类的成员函数，例如：

class Array {

public:

int& operator[](int idx) { return data[idx]; }

Array& operator=(const Array& rhs) {

data = rhs.data;

return *this;

}

std::vector data;

};

int main() {

Array a, b;

a[0] = 1; // 等价于a.operator[](0) = 1;

b = a; // 等价于b.operator=(a);

return 0;

}

四、运算符的特殊重载

1. 后置递增、递减运算符：一般重载为成员函数。

2. 函数调用运算符：一般重载为成员函数，其返回值代表函数的执行结果。

3. 类型转换运算符：一般重载为成员函数，用于将类转换为内置类型或其他类。

五、运算符重载的注意事项

1. 运算符的优先级不会受到重载的影响，例如a+b*c，在遇到+之前，会先计算b*c，无论是+被重载为成员函数还是非成员函数。

2. 不能重载的运算符包括：成员访问运算符“.”、“->”、条件运算符“?:”、sizeof、typeid等。

3. 不要滥用运算符重载，应该只在有必要的情况下使用。

总之，运算符重载是C++的一项重要的特性，合理使用可以使代码更加简洁、清晰，提高程序的效率和可维护性。但是在实际使用中需要注意一些比较容易出现的问题，例如优先级问题以及类型转换问题等。

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