CD21.【C++ Dev】类和对象(12) 流插入运算符的重载
目录
1.要使用的代码
2.知识回顾
3.<<流插入运算符重载
版本1
为什么等价为d1 << cout?
版本2
方法1:修改头文件
方法2:不写在成员函数中,而是在类外写
版本3
版本4:私有情况下的访问(使用公有成员函数)
分析问题
版本5:私有情况下的访问(使用友元函数)(★推荐★)
其他提醒
1.要使用的代码
使用日期类对象:
Date.h:
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);
Date(const Date& x);
void Print();
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date.cpp:
#include "Date.h"
Date::Date(int year , int month, int day)
{
//cout <<"构造函数:Date::Date(int year , int month, int day)" << endl;
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date::Date(const Date& x)
{
// << "拷贝构造函数:Date::Date(const Date& x)" << endl;
_year = x._year;
_month = x._month;
_day = x._day;
}
void Date::Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
main.cpp:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
d1.Print();
return 0;
}运行结果:
2.知识回顾
>>和<<
CC2.【C++ Cont】初认识cout,cin和endl
3.<<流插入运算符重载
如果main.cpp中不使用d1.Print(),而想使用cout<<来打印年月日,则需要对<<运算符重载,让它可以支持自定义类型的打印(不能使用printf,只支持内置类型,)
库里面只实现了这些内置类型:
显然是operator<<函数重载了
参考资料 点我跳转
发现:cout为ostream的类对象
cout << d1;观察上面这个式子,<<有两个操作数,一个是cout,一个是d1
版本1
可以手动控制格式,如_year._month._day
void Date::operator<<(ostream& out)//其实不能返回void,这个会在版本3中修正
{
out << _year << "." << _month << "." << _day;
}测试代码:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
//本质上调用的式子,调用d1的operator<<成员函数
//第一个参数是左操作数,第二个参数是右操作数
d1.operator<<(cout);
return 0;
}
运行结果:看起来没有问题
按照之前讲过的文章,d1.operator<<(cout)等价于d1 << cout,但这种写法很奇怪,与平常习惯上写的cout << d1反过来
为什么等价为d1 << cout?
观察函数头:
void Date::operator<<(ostream& out)其实隐藏了第一个参数this,实际上为
void Date::operator<<(const Date* this, ostream& out)this指针强制占用了左操作数,导致d1 << cout中d1必须放在左侧
版本2
由上述分析可知:要改cout<<d1,有两个方法:
方法1:修改头文件
此方法不推荐,头文件不建议修改
方法2:不写在成员函数中,而是在类外写
如果在类里面写,this会隐式占用第一个参数,则可以放在类外写
Date.h里添加声明,Date.cpp里写定义
测试代码:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
cout << d1;
return 0;
}
运行结果:貌似没有问题
但如果连续使用<<就会出现错误,例如cout << d1 << d1;
下面编译报错:
分析原因:
cout从左向右执行,则cout << d1 << d1转换为void << d1丢失了cout,导致无法写入ostream,观察到cplusplus网上的operator<<的声明,正确的返回值应该是ostream&
版本3
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)//从返回值类型来看,可以支持连续流插入
{
out << d._year << "." << d._month << "." << d._day;
return out;
}
例如:cout<<d2<<d3<<d1→cout<<d3<<d1→cout<<d1
测试代码:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
cout << d1 << d1;
return 0;
}若理解了两个参数的含义和用法,则cout << d1 << d1;的等价写法为
operator<<(operator<<(cout, d1), d1);
运行结果:
版本4:私有情况下的访问(使用公有成员函数)
如果成员变量_year、_month和_day改成私有,则在类外定义的operator<<是不能访问的
创建一个成员函数取得_year、_month和_day的值然后传参给operator<<
Date.cpp:
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d.GetYear() << "." << d.GetMonth() << "." << d.GetDay();
return out;
}Date.h:
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//省略其他成员函数
int GetYear()
{
return _year;
}
int GetMonth()
{
return _month;
}
int GetDay()
{
return _day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};main.cpp:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
cout << d1;
return 0;
}但这样写会报错:
发现报错报的都是"不能将“this”指针从“const Date”转换为“Date &”"
分析问题
看一下传参过程:
(权限不能放大)
问题:隐含的this参数的默认类型为Date*,而d.GetYear()、d.GetMonth()和d.GetDay()传的类型是const Data&,要确保this指向的参数不能被修改,只需要在成员函数的后面加上const来限制this
int GetYear() const
{
return _year;
}
int GetMonth() const
{
return _month;
}
int GetDay() const
{
return _day;
}重新测试代码,运行结果:正常打印:
版本5:私有情况下的访问(使用友元函数)(★推荐★)
友元函数
除了版本4之外,还要另外一种写法:使用友元函数,其特点为:不受访问限定符限制,突破封装的限制
(这里先简单了解用法,后面的文章会详细讲解)
Date.cpp的operator<<改成
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "." << d._month << "." <<d. _day;
return out;
}Date.h中在class Date里面的任意位置(因为只是一个声明)添加友元函数声明
例如:
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
public:
//省略成员函数
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
或者这样写:
class Date
{
public:
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
//省略成员函数
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
或者这样写:
class Date
{
public:
//省略成员函数
private:
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
int _year;
int _month;
int _day;
};
测试代码:
#include "Date.h"
int main()
{
Date d1(2025, 3, 28);
cout << d1;
return 0;
}
运行结果:
其他提醒
operator<<(ostream& out, const Date& d)的第一个参数不能用const修饰,因为向流中插入东西,需要改变内容,不可用const修饰
流提取运算符参见下篇