Natural Pink--运算符重载补充

The Neurotic Fishbowl

莹莹发表于 2006/7/26 20:59:39

运算符重载就是赋予已有的运算符多重含义。C++中通过重新定义运算符，使它能够用于特定类的对象执行特定的功能，这便增强了C++语言的扩充能力。　　运算符重载的几个问题　　1. 运算符重载的作用是什么？　　它允许你为类的用户提供一个直觉的接口。　　运算符重载允许C/C++的运算符在用户定义类型(类)上拥有一个用户定义的意义。重载的运算符是函数调用的语法修饰： class Fred{public:// ...};#if 0// 没有算符重载：Fred add(Fred, Fred);Fred mul(Fred, Fred);Fred f(Fred a, Fred b, Fred c){return add(add(mul(a,b), mul(b,c)), mul(c,a)); // 哈哈，多可笑...}#else// 有算符重载：Fred operator+ (Fred, Fred);Fred operator* (Fred, Fred); Fred f(Fred a, Fred b, Fred c){return a*b + b*c + c*a;}#endif 　　2. 算符重载的好处是什么？　　通过重载类上的标准算符，你可以发掘类的用户的直觉。使得用户程序所用的语言是面向问题的，而不是面向机器的。　　最终目标是降低学习曲线并减少错误率。　　3. 哪些运算符可以用作重载？　　几乎所有的运算符都可用作重载。具体包含：　　算术运算符：+,-,*,/,%,++,--;　　位操作运算符：&,|,~,^,＜＜,＞＞　　逻辑运算符：!,&&,||;　　比较运算符：＜,＞,＞=,＜=,==,!=;　　赋值运算符：=,+=,-=,*=,/=,%=,&=,|=,^=,＜＜=,＞＞=;　　其他运算符：[],(),-＞,,(逗号运算符),new,delete,new[],delete[],-＞*。　　下列运算符不允许重载：　　.,.*,::,?: 　　4. 运算符重载后，优先级和结合性怎么办？　　用户重载新定义运算符，不改变原运算符的优先级和结合性。这就是说，对运算符重载不改变运算符的优先级和结合性，并且运算符重载后，也不改变运算符的语法结构，即单目运算符只能重载为单目运算符，双目运算符只能重载双目运算符。　　5. 编译程序如何选用哪一个运算符函数？　　运算符重载实际是一个函数，所以运算符的重载实际上是函数的重载。编译程序对运算符重载的选择，遵循着函数重载的选择原则。当遇到不很明显的运算时，编译程序将去寻找参数相匹配的运算符函数。　　6. 重载运算符有哪些限制？　　(1) 不可臆造新的运算符。必须把重载运算符限制在C++语言中已有的运算符范围内的允许重载的运算符之中。　　(2) 重载运算符坚持4个“不能改变”。　　·不能改变运算符操作数的个数；　　·不能改变运算符原有的优先级；　　·不能改变运算符原有的结合性；　　·不能改变运算符原有的语法结构。　　7. 运算符重载时必须遵循哪些原则？　　运算符重载可以使程序更加简洁，使表达式更加直观，增加可读性。但是，运算符重载使用不宜过多，否则会带来一定的麻烦。　　使用重载运算符时应遵循如下原则：　　(1) 重载运算符含义必须清楚。　　(2) 重载运算符不能有二义性。　运算符重载函数的两种形式　　运算符重载的函数一般地采用如下两种形式：成员函数形式和友元函数形式。这两种形式都可访问类中的私有成员。　　1. 重载为类的成员函数　　这里先举一个关于给复数运算重载复数的四则运算符的例子。复数由实部和虚部构造，可以定义一个复数类，然后再在类中重载复数四则运算的运算符。先看以下源代码： #include ＜iostream.h＞ class complex{public:complex() { real=imag=0; }complex(double r, double i){real = r, imag = i;}complex operator +(const complex &c);complex operator -(const complex &c);complex operator *(const complex &c);complex operator /(const complex &c);friend void print(const complex &c);private:double real, imag;}; inline complex complex::operator +(const complex &c){return complex(real + c.real, imag + c.imag);} inline complex complex::operator -(const complex &c){return complex(real - c.real, imag - c.imag);} inline complex complex::operator *(const complex &c){return complex(real * c.real - imag * c.imag, real * c.imag + imag * c.real);} inline complex complex::operator /(const complex &c){return complex((real * c.real + imag + c.imag) / (c.real * c.real + c.imag * c.imag),(imag * c.real - real * c.imag) / (c.real * c.real + c.imag * c.imag));} void print(const complex &c){if(c.imag＜0)cout＜＜c.real＜＜c.imag＜＜'i';elsecout＜＜c.real＜＜'+'＜＜c.imag＜＜'i';} void main(){complex c1(2.0, 3.0), c2(4.0, -2.0), c3;c3 = c1 + c2;cout＜＜"\nc1+c2=";print(c3);c3 = c1 - c2;cout＜＜"\nc1-c2=";print(c3);c3 = c1 * c2;cout＜＜"\nc1*c2=";print(c3);c3 = c1 / c2;cout＜＜"\nc1/c2=";print(c3);c3 = (c1+c2) * (c1-c2) * c2/c1;cout＜＜"\n(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=";print(c3);cout＜＜endl;} 　　该程序的运行结果为： c1+c2=6+1ic1-c2=-2+5ic1*c2=14+8ic1/c2=0.45+0.8i(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=9.61538+25.2308i 　　在程序中，类complex定义了4个成员函数作为运算符重载函数。将运算符重载函数说明为类的成员函数格式如下：　　＜类名＞ operator ＜运算符＞(＜参数表＞) 　　其中，operator是定义运算符重载函数的关键字。　　程序中出现的表达式：　　c1+c2 　　编译程序将给解释为：　　c1.operator+(c2) 　　其中，c1和c2是complex类的对象。operator+()是运算+的重载函数。　　该运算符重载函数仅有一个参数c2。可见，当重载为成员函数时，双目运算符仅有一个参数。对单目运算符，重载为成员函数时，不能再显式说明参数。重载为成员函数时，总时隐含了一个参数，该参数是this指针。this指针是指向调用该成员函数对象的指针。　　2. 重载为友元函数　　运算符重载函数还可以为友元函数。当重载友元函数时，将没有隐含的参数this指针。这样，对双目运算符，友元函数有2个参数，对单目运算符，友元函数有一个参数。但是，有些运行符不能重载为友元函数，它们是：=,(),[]和-＞。　　重载为友元函数的运算符重载函数的定义格式如下：　　friend ＜类型说明符＞ operator ＜运算符＞(＜参数表＞)　　{……} 　　下面用友元函数代码成员函数，重载编写上述的例子，程序如下： #include ＜iostream.h＞ class complex{public:complex() { real=imag=0; }complex(double r, double i){real = r, imag = i;}friend complex operator +(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator -(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator *(const complex &c1, const complex &c2);friend complex operator /(const complex &c1, const complex &c2);friend void print(const complex &c);private:double real, imag;}; complex operator +(const complex &c1, const complex &c2){return complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);} complex operator -(const complex &c1, const complex &c2){return complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);} complex operator *(const complex &c1, const complex &c2){return complex(c1.real * c2.real - c1.imag * c2.imag, c1.real * c2.imag + c1.imag * c2.real);} complex operator /(const complex &c1, const complex &c2){return complex((c1.real * c2.real + c1.imag + c2.imag) / (c2.real * c2.real + c2.imag * c2.imag),(c1.imag * c2.real - c1.real * c2.imag) / (c2.real * c2.real + c2.imag * c2.imag));} void print(const complex &c){if(c.imag＜0)cout＜＜c.real＜＜c.imag＜＜'i';elsecout＜＜c.real＜＜'+'＜＜c.imag＜＜'i';} void main(){complex c1(2.0, 3.0), c2(4.0, -2.0), c3;c3 = c1 + c2;cout＜＜"\nc1+c2=";print(c3);c3 = c1 - c2;cout＜＜"\nc1-c2=";print(c3);c3 = c1 * c2;cout＜＜"\nc1*c2=";print(c3);c3 = c1 / c2;cout＜＜"\nc1/c2=";print(c3);c3 = (c1+c2) * (c1-c2) * c2/c1;cout＜＜"\n(c1+c2)*(c1-c2)*c2/c1=";print(c3);cout＜＜endl;} 　　该程序的运行结果与上例相同。前面已讲过，对又目运算符，重载为成员函数时，仅一个参数，另一个被隐含；重载为友元函数时，有两个参数，没有隐含参数。因此，程序中出现的 c1+c2 　　编译程序解释为：　　operator+(c1, c2) 　　调用如下函数，进行求值，　　complex operator +(const coplex &c1, const complex &c2) 3. 两种重载形式的比较　　一般说来，单目运算符最好被重载为成员；对双目运算符最好被重载为友元函数，双目运算符重载为友元函数比重载为成员函数更方便此，但是，有的双目运算符还是重载为成员函数为好，例如，赋值运算符。因为，它如果被重载为友元函数，将会出现与赋值语义不一致的地方。其他运算符的重载举例　　1).下标运算符重载　　由于C语言的数组中并没有保存其大小，因此，不能对数组元素进行存取范围的检查，无法保证给数组动态赋值不会越界。利用C++的类可以定义一种更安全、功能强的数组类型。为此，为该类定义重载运算符[]。　　下面先看看一个例子： #include ＜iostream.h＞ class CharArray{public:CharArray(int l){Length = l;Buff = new char[Length];}~CharArray() { delete Buff; }int GetLength() { return Length; }char & operator [](int i);private:int Length;char * Buff;}; char & CharArray::operator [](int i){static char ch = 0;if(i＜Length&&i＞=0)return Buff[i];else{cout＜＜"\nIndex out of range.";return ch;}} void main(){int cnt;CharArray string1(6);char * string2 = "string";for(cnt=0; cnt＜8; cnt++)string1[cnt] = string2[cnt];cout＜＜"\n";for(cnt=0; cnt＜8; cnt++)cout＜＜string1[cnt];cout＜＜"\n";cout＜＜string1.GetLength()＜＜endl;} 　　该数组类的优点如下：　　(1) 其大小不心是一个常量。　　(2) 运行时动态指定大小可以不用运算符new和delete。　　(3) 当使用该类数组作函数参数时，不心分别传递数组变量本身及其大小，因为该对象中已经保存大小。　　在重载下标运算符函数时应该注意：　　(1) 该函数只能带一个参数，不可带多个参数。　　(2) 不得重载为友元函数，必须是非static类的成员函数。 2). 重载增1减1运算符　　增1减1运算符是单目运算符。它们又有前缀和后缀运算两种。为了区分这两种运算，将后缀运算视为又目运算符。表达式　　obj++或obj-- 　　被看作为：　　obj++0或obj--0 　　下面举一例子说明重载增1减1运算符的应用。 #include ＜iostream.h＞ class counter{public:counter() { v=0; }counter operator ++();counter operator ++(int );void print() { cout＜＜v＜＜endl; }private:unsigned v;}; counter counter::operator ++(){v++;return *this;} counter counter::operator ++(int){counter t;t.v = v++;return t;} void main(){counter c;for(int i=0; i＜8; i++)c++;c.print();for(i=0; i＜8; i++)++c;c.print();} 　　3). 重载函数调用运算符　　可以将函数调用运算符()看成是下标运算[]的扩展。函数调用运算符可以带0个至多个参数。下面通过一个实例来熟悉函数调用运算符的重载。 #include ＜iostream.h＞ class F{public:double operator ()(double x, double y) const;}; double F::operator ()(double x, double y) const{return (x+5)*y;} void main(){F f;cout＜＜f(1.5, 2.2)＜＜endl;}

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