C++类_运算符的重载
在 C++11 中，运算符重载允许你为自定义类型重新定义运算符的行为，使得自定义类型的对象能够像内置类型一样使用运算符。下面为你详细介绍 C++11 中运算符重载的相关内容，包含基本概念、语法、可重载的运算符、注意事项以及示例。
基本概念
运算符重载是一种特殊的函数，它使用运算符作为函数名。通过运算符重载，你可以让自定义类型的对象使用诸如 +、-、*、/ 等运算符，以实现自定义的操作逻辑。
语法
运算符重载函数的定义语法如下：
返回类型 operator 运算符 (参数列表) {// 函数体
}
这里的 operator 是关键字，运算符 代表要重载的运算符，参数列表 则依据运算符的特性和需求来确定。
可重载的运算符
C++ 中大多数运算符都能被重载，但也有部分运算符不能重载，比如 .、.*、::、?: 等。常见可重载的运算符如下，函数格式的声明参考附录。
- 算术运算符：
+、-、*、/、% - 关系运算符：
==、!=、>、<、>=、<= - 逻辑运算符：
&&、||、! - 位运算符：
&、|、^、~、<<、>> - 赋值运算符：
=、+=、-=、*=、/=、%=等 - 自增自减运算符：
++、-- - 函数调用运算符：
() - 下标运算符：
[]
注意事项
- 不能改变运算符的优先级和结合性：运算符重载只是重新定义运算符的操作逻辑，不会改变其原有的优先级和结合性。
- 至少有一个操作数是自定义类型：运算符重载函数的参数中至少要有一个是自定义类型的对象，这样才能实现对自定义类型的操作。
- 避免过度重载：运算符重载应该遵循合理的语义，避免让代码变得难以理解。
示例
1. 重载 + 运算符
#include <iostream>class Complex {
private:double real;double imag;
public:Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}// 重载 + 运算符Complex operator+(const Complex& other) const {return Complex(real + other.real, imag + other.imag);}void display() const {std::cout << real << " + " << imag << "i" << std::endl;}
};int main() {Complex c1(1, 2);Complex c2(3, 4);Complex c3 = c1 + c2;c3.display();return 0;
}
在这个例子里，Complex 类代表复数，通过重载 + 运算符实现了两个复数的相加。
2. 重载 == 运算符
#include <iostream>class Point {
private:int x;int y;
public:Point(int a = 0, int b = 0) : x(a), y(b) {}// 重载 == 运算符bool operator==(const Point& other) const {return (x == other.x) && (y == other.y);}
};int main() {Point p1(1, 2);Point p2(1, 2);Point p3(3, 4);if (p1 == p2) {std::cout << "p1 and p2 are equal." << std::endl;}if (p1 != p3) {std::cout << "p1 and p3 are not equal." << std::endl;}return 0;
}
此示例中，Point 类代表二维平面上的点，通过重载 == 运算符来判断两个点是否相等。
3. 重载 ++ 运算符（前置和后置）
#include <iostream>class Counter {
private:int value;
public:Counter(int v = 0) : value(v) {}// 前置 ++ 运算符重载Counter& operator++() {++value;return *this;}// 后置 ++ 运算符重载Counter operator++(int) {Counter temp = *this;++(*this);return temp;}int getValue() const {return value;}
};int main() {Counter c(5);// 前置 ++Counter c1 = ++c;std::cout << "After pre-increment: " << c1.getValue() << std::endl;// 后置 ++Counter c2 = c++;std::cout << "After post-increment: " << c2.getValue() << std::endl;return 0;
}
在这个示例中，Counter 类代表计数器，分别重载了前置和后置 ++ 运算符。前置 ++ 返回引用，后置 ++ 通过一个 int 类型的占位参数来区分，返回临时对象。
附录
| 运算符分类 | 运算符 | 函数参数格式 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 算术运算符 | + | 成员函数：返回类型 operator+(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator+(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现加法操作，成员函数的 other 表示右操作数，非成员函数的 lhs 和 rhs 分别表示左操作数和右操作数。 |
- | 成员函数：返回类型 operator-(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator-(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现减法操作。 | |
* | 成员函数：返回类型 operator*(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator*(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现乘法操作。 | |
/ | 成员函数：返回类型 operator/(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator/(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现除法操作。 | |
% | 成员函数：返回类型 operator%(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator%(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现取模操作。 | |
| 关系运算符 | == | 成员函数：bool operator==(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator==(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断两个对象是否相等，返回 bool 类型。 |
!= | 成员函数：bool operator!=(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator!=(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断两个对象是否不相等，返回 bool 类型。 | |
> | 成员函数：bool operator>(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator>(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断左操作数是否大于右操作数，返回 bool 类型。 | |
< | 成员函数：bool operator<(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator<(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断左操作数是否小于右操作数，返回 bool 类型。 | |
>= | 成员函数：bool operator>=(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator>=(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断左操作数是否大于等于右操作数，返回 bool 类型。 | |
<= | 成员函数：bool operator<=(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator<=(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 判断左操作数是否小于等于右操作数，返回 bool 类型。 | |
| 逻辑运算符 | && | 成员函数：bool operator&&(const 类名& other) const;非成员函数： bool operator&&(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现逻辑与操作，返回 bool 类型。但不建议重载逻辑与和逻辑或运算符，因为它们的短路特性可能会丢失。 |
| `|| | 成员函数：`bool operator||(const 类名 & other) const; 非成员函数：bool operator||(const 类名 & lhs, const 类名 & rhs);` | `实现逻辑或操作，返回 bool 类型。同样不建议重载，避免丢失短路特性。 | |
! | 成员函数：bool operator!() const;非成员函数： bool operator!(const 类名& obj); | 实现逻辑非操作，返回 bool 类型。 | |
| 位运算符 | & | 成员函数：返回类型 operator&(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator&(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现按位与操作。 |
| `| | `成员函数：` 返回类型 operator|(const 类名 & other) const; 非成员函数：返回类型 operator|(const 类名 & lhs, const 类名 & rhs);` | 实现按位或操作。 | |
^ | 成员函数：返回类型 operator^(const 类名& other) const;非成员函数： 返回类型 operator^(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 实现按位异或操作。 | |
~ | 成员函数：返回类型 operator~() const;非成员函数： 返回类型 operator~(const 类名& obj); | 实现按位取反操作。 | |
<< | 成员函数：返回类型 operator<<(int shift) const;非成员函数： 返回类型 operator<<(const 类名& obj, int shift); | 实现左移操作。 | |
>> | 成员函数：返回类型 operator>>(int shift) const;非成员函数： 返回类型 operator>>(const 类名& obj, int shift); | 实现右移操作。 | |
| 赋值运算符 | = | 成员函数：类名& operator=(const 类名& other); | 实现赋值操作，通常返回自身的引用。 |
+= | 成员函数：类名& operator+=(const 类名& other); | 实现复合赋值加法操作，返回自身的引用。 | |
-= | 成员函数：类名& operator-=(const 类名& other); | 实现复合赋值减法操作，返回自身的引用。 | |
*= | 成员函数：类名& operator*=(const 类名& other); | 实现复合赋值乘法操作，返回自身的引用。 | |
/= | 成员函数：类名& operator/=(const 类名& other); | 实现复合赋值除法操作，返回自身的引用。 | |
%= | 成员函数：类名& operator%=(const 类名& other); | 实现复合赋值取模操作，返回自身的引用。 | |
&= | 成员函数：类名& operator&=(const 类名& other); | 实现复合赋值按位与操作，返回自身的引用。 | |
| `|=` | 成员函数：` 类名 & operator|=(const 类名 & other);` | 实现复合赋值按位或操作，返回自身的引用。 | |
^= | 成员函数：类名& operator^=(const 类名& other); | 实现复合赋值按位异或操作，返回自身的引用。 | |
<<= | 成员函数：类名& operator<<=(int shift); | 实现复合赋值左移操作，返回自身的引用。 | |
>>= | 成员函数：类名& operator>>=(int shift); | 实现复合赋值右移操作，返回自身的引用。 | |
| 自增自减运算符 | ++（前置） | 成员函数：类名& operator++(); | 前置自增运算符，返回自身的引用。 |
++（后置） | 成员函数：类名 operator++(int); | 后置自增运算符，int 为占位参数，返回临时对象。 | |
--（前置） | 成员函数：类名& operator--(); | 前置自减运算符，返回自身的引用。 | |
--（后置） | 成员函数：类名 operator--(int); | 后置自减运算符，int 为占位参数，返回临时对象。 | |
| 函数调用运算符 | () | 成员函数：返回类型 operator()(参数列表); | 使对象可以像函数一样被调用。 |
| 下标运算符 | [] | 成员函数：返回类型& operator[](索引类型 index);常成员函数： const 返回类型& operator[](索引类型 index) const; | 实现对象的下标访问，返回引用以便可以进行读写操作。常成员函数用于 const 对象，返回 const 引用。 |
| 其他运算符 | -> | 成员函数：返回类型 operator->(); | 重载箭头运算符，通常用于智能指针类，返回一个指针或者一个重载了 -> 运算符的对象。 |
, | 成员函数：返回类型 operator,(const 类名& other);非成员函数： 返回类型 operator,(const 类名& lhs, const 类名& rhs); | 重载逗号运算符，不建议轻易重载，因为逗号运算符的语义较为固定。 | |
new、delete | 静态成员函数：void* operator new(size_t size);静态成员函数： void operator delete(void* ptr);静态成员函数： void* operator new[](size_t size);静态成员函数： void operator delete[](void* ptr); | 重载内存分配和释放运算符，new 用于分配内存，delete 用于释放内存。new[] 和 delete[] 用于数组的内存分配和释放。 |