第六章 簡介運算子超載 (Operator Overloading) 6-1 運算子超載的基礎 6-2 超載二元運算子 6-3 超載邏輯與關係運算子 6-4 超載一元運算子 6-5 使用夥伴函數 6-6 細部檢視指定運算子 6-7 超載註標運算子

6-1 運算子超載的基礎 甚麼是運算子超載? 讓運算子(符號)有不同的意義 EX: 運算子的預設意義(以 + 與 = 為例) class frac {……} ; void main() { int x=5, y =3, z ; z = x + y ; // 使用‘=‘ ‘+’ int a[10], b[10], c[10]; c = a + b ; // 可乎??? frac f1(3,5), f2(2, 5), f3 ; f3 = f1 + f2 ; // 3/5 + 2/5 = 1, 可乎? } 可以重新定義+, = 運算子應用 在frac物件上的意義嗎?

如果沒有運算子超載能力 void main() { frac f1(3,5), f2(2, 5) , f3 ; f3.set(f1.add(f2)) ; // 模擬 f3 = f1 + f2 ; if (f1.great_equal(f2)) // f1 >= f2 cout << “ f1 >= f2” ; cout<<“f3=“; f3.print() ; // cout << “f3=“<<f3 ; }  也OK? 缺點? 你的看法

如何超載運算子 在類別中建立運算子函數(operator functions) 語法 class classname { …… // overload 運算子 X return-type operatorX(arg-list) { ……} }

運算子的種類 二元運算子(Binary Operators) 一元運算子 其他 EX: 5 + 3, 5>=3 … 算術運算: +, -, *, /, =, +=, -=,…., 關係運算: >, <, >=, <=… 邏輯運算: &&, ||, &, |, ^ 一元運算子 a++, --b, -c, +d 其他 [], (), new, delete, ->, ?:

6-2 超載二元運算子 範例一 class coord { int x, y ; …… } ; void main() { coord o1(10,10), o2(5,3), o3 ; o3 = o1 + o2; // o3  (15, 13) o3.print() ; //later, you can use cout << o3 ; }

超載運算子+, = class coord { int x, y ; …… } ; void main() { coord o1(10,10), o2(5,3), o3 ; o3.set(o1.add(o2)); // o3 = o1 + o2 ; o3.print() ; //later, you can use cout << o3 ; }

超載operator+, = o3.set(o1.add(o2)) ; temp = o1.add(o2) ; o3 = temp ; class coord { int x, int y; public: coord(){} coord(int a, int b){x=a; y=b;} coord add(coord c) { coord temp ; temp.x = this->x + c.x ; temp.y = this->y + c.y ; return temp ; } void set(coord c) { this->x = c.x; this->y=c.y; void print(){cout<<x<<y<<endl;} } ; o3.set(o1.add(o2)) ; temp = o1.add(o2) ; o3 = temp ;

超載operator+, = void main() { coord o1(10,10), o2(5,3), o3 ; // 原 o3.set(o1.add(o2)); o3.operator=(o1.operator+(o2)); } 超載operator+, = class coord { …… coord operator+(coord c) { //原add() coord temp ; temp.x = this->x + c.x ; temp.y = this->y + c.y ; return temp ; } void operator=(coord c) { // 原 set() this->x = c.x; this->y=c.y; } ;

超載operator+, = void main() { coord o1(10,10), o2(5,3), o3 ; // 原 o3.set(o1.add(o2)); // o3.operator=(o1.operator+(o2); o3 = o1 + o2 ; } 超載operator+, = class coord { …… coord operator+(coord c) { //原add() coord temp ; temp.x = this->x + c.x ; temp.y = this->y + c.y ; return temp ; } void operator=(coord c) { // 原 set() this->x = c.x; this->y=c.y; } ;

牢記運算式的真面目 o3 = o1 + o2 ; o3 = o1.operator+(o2) ; o3.operator=(o1.operator+(o2)) ;

回憶如何超載運算子 在類別中建立運算子函數(operator functions) 語法 class classname { …… // overload 運算子 X return-type operatorX(arg-list) { ……} }

將超載運算子定義在class外 class coord { …… coord operator+(coord c) ; void operator=(coord c) ; } ; coord coord::operator+(coord c) {…….} void coord::operator=(coord c) {……}

Yet Another Operator+ class coord { … coord operator+(const coord& ob2) { return coord(x+ob2.x, y+ob2.y) ; } };

範例二: 承範例一 新增 減號‘-’ 改善 operator=的功能(Copy constructor)

範例三: 需求 void main() { coord o1(10,10), o2(5, 3), o3 ; o3 = o1 + 2 ; } Q: o3=o1 +2 的真面目?

範例三(續) void main() { coord o1(10,10), o2(3,5), o3 ; o3 = o1 + 2 ; // o3 = o1.operator+(2) ; } class coord { int x, y ; public: coord() { x=y=0 ;} coord(int a) { x = a; y = 0 ;} coord(int a, int b) {x=a; y=b;} coord operator+(coord c) { ……} …… }

範例四: 請使用call by reference class coord { …… coord operator+(const coord& c) ; void operator=(const coord& c) ; } ; coord coord::operator+(const coord& c) {…} void coord::operator=(const coord& c) {…} 優點?

習題 class frac { int u, d ; public: // 定義+, -, *, /, % = 運算子 } ;

連加與連等 連加, OK? o4 = o1+o2+o3 ; 連等, OK? 參考範例二 o1=o2=o3; coord& operator=(const coord& c) { this->x = c.x; this->y=c.y; return *this; }

習題 為frac加入 +=, -=, *=, /=

6-3 超載邏輯與關係運算子 二元運算子(Binary Operators) 算術運算: +, -, *, /, =, +=, -=,…., 關係運算: >, <, >=, <=, ==… 邏輯運算: &&, ||, &, |, ^

範例一: Q: o1==o2的真面目? class coord { int x, y ; public: coord() {x = 0 ; y=0 ; } coord(int i, int j) { x=i; y=j;} bool operator==(const coord& ob2) ; bool operator&&(const coord& ob2) ; }; void main() { coord o1(10,10), o2(5,3) ; if (o1 == o2) cout << “o1 == o2” <<endl ; if (o1 && o2) cout << “as you wish….” <<endl ; } Q: o1==o2的真面目?

範例一(續) bool coord::operator==(const coord& ob2) { return (this->x==ob2.x) && (this->y==ob2.y); }

習題: 替frac加上==, >, <, >=, <= 運算子

6-4 超載一元運算子 一元運算子 需求: ++, --, +, - void main() { coord o1(10, 10), o2 ; o2 = ++o1 ; o1.print() ; // 前置++, prefix o2 = o1++ ; o1.print() ;//後置++, postfix } o1.operator++()

範例一: 前置++ class coord { int x, y ; public: …… coord operator++() { x++; y++ ; return *this; } Q1:為何不寫 void operator++()?

範例二: 如何分辨prefix與postfix ++ class coord { int x, y; public: coord(){} coord(int a, int b){x=a; y=b;} coord& operator++() { // prefix ++ x++; y++ ; return *this; } coord operator++(int) {//postfix ++ coord temp = *this ; x++; y++ ; return temp ; }; void main() { coord o1(10, 10), o2 ; o2 = ++o1 ; o2.print() ; // 前置++, prefix o2 = o1++ ; o2.print() ;//後置++, postfix } ++o1 ; o1++ ; // 解釋函數內容

範例三: 超載負號 class coord { coord& operator-() { x = -x; y =-y; return *this; } coord operator-(const coord& c) { …… } ; 這樣的operator-對嗎? try o1 = -o2 ; // o2(10,10)

習題: class frac 加入++, --, -

6-5 使用夥伴運算子函數 源起 o3 = o1+o2 ;  o3 = o1.operator+(o2) ; ????? 使用夥伴函數來定義運算子!

範例一: 記起來 參考 operator+(coord, coord) Q1:是否為class coord的成員? Q2:可否取用x, y ? 範例一: 記起來 #include<iostream.h> class coord { int x, y ; …… } ; coord operator+(coord ob1, coord ob2) { return coord(ob1.x+ob2.x, ob1.y+ob2.y) ; } void main() { coord o1(10,10), o2(5, 3), o3; o3 = o1 + o2 ; friend coord operator+(coord ob1, coord ob2) ; // o3 = operator+(o1, o2) ;

範例二: 10+ob2的解決 class coord{ int x, y ; public: coord(){x=0;y=0;} coord(int a){x=a;y=a;} coord(int a, int b){x=a;y=b;} friend coord operator+(coord ob1, coord ob2); void print(){cout<<x<<y<<endl;} } ;coord operator+(coord ob1, coord ob2) { return coord(ob1.x+ob2.x, ob1.y+ob2.y) ; } void main() { coord o1(10,10), o2(5, 3), o3; o3 = 10 + o2 ; // It’s OK, why ?}

範例三: 自己看 一元運算符號的負載 使用friend functions

很多個class的operator+ class coord { ……}; class frac {……} ; coord operator+(coord ob1, coord ob2) ; frac operator+(frac ob1, frac ob2) ; void main() { coord o1(10,10), o2(5,3), o3; o3 = o1 + o2 ; // 呼叫哪一個operator+ frac f1(5,3), f2(2,7), f3; f3 = f1 + f2 ; }

定義二元運算子函數的常態 Q: operator=需要用此種方式嗎? class frac { // 將以下之外部函數宣告成朋友函數 } ; frac operaotr+(const frac& f1, const frac& f2) {…} frac operaotr-(const frac& f1, const frac& f2) {…} frac operaotr*(const frac& f1, const frac& f2) {…} frac operaotr/(const frac& f1, const frac& f2) {…} bool operaotr==(const frac& f1, const frac& f2) {…} bool operaotr>(const frac& f1, const frac& f2) {…} ……

6-6 細部檢查指定運算子 operatr=要不要有回傳值? void operaotr=(const coord& ob); o1 = o2 = o3 ; // o1 = (o2=o3) ; o1.operator=(o2.operator=(o3)) ; 那要回傳什麼?

operator=的回傳值 class coord { … coord operator=(const coord& ob) { x = ob.x ; y = ob.y ; return ob ; }

operator=的回傳值 class coord { … coord& operator=(const coord& ob) { x = ob.x ; y = ob.y ; return ob ; }

operator=的回傳值 class coord { … coord& operator=(const coord& ob) { x = ob.x ; y = ob.y ; return *this ; } x y …. this

operator=的內容 class coord { coord& operator=(const coord& ob) { x = ob.x ; y = ob.y ; return *this; } } ; Q1: 不寫operator=會不會怎樣? 如 o1 = o2 ; bit-wise copy Q2: 那寫這個幹嘛? 當成員中有pointer時

範例一 與copy constructor幾乎相同! class strtype { char *p; int len ; …… } ; strtype& strtype::operator=(const strtype&ob){ if (&ob == this) return ; // what means? if (len < ob.len) { delete[] p; p = new char[ob.len+1] ;} len = ob.len ; strcpy(p, ob.p) ; return *this ; } Void main() { strtype s1(“Hello”),s2; S2=s1; ???? 與copy constructor幾乎相同!

6-7 超載註標運算子[] 需求 class SafeArray { int a[50] ; …… 但我可否使用: } ; void main() { SafeArray s ; cout << s.get(10) ; // cout << s.a[10] ; s.insert(10, 77) ; // s.a[10] = 77 ; … } 但我可否使用: cout << s[10]; s[10] = 77 ;

operator[] SafeArray s ; cout << s[10] ; // cout << s.operator[](10) ; s[10] = 77 ; // s.operator[](10) = 77 ; 奇怪, 怎麼會有寫在等號左邊的函數?

可寫在等號左邊的函數 int buffer ; int& get_buffer() ; void main() { cout << get_buffer() <<endl ; } int& get_buffer() { return buffer ;}

可寫在等號左邊的函數 const int SIZE = 20 ; int a[SIZE] ; int& getElement(int index) { return a[index] ; } void main() { getElement(5) = 100 ; // a[5] = 100 ; cout << getElement(5) <<endl ; }

安全的陣列 EX: void main() { SafeArray sa(20) ; …… } class SafeArray { int a[20] ; public: int& operator[](int index) { if(index<0 || index >19) {cout<<“out of boundary”<<endl; exit(1); } else {return a[index];} // DIY, 檢查index的範圍 }; void main() { SafeArray sa; sa[5] = 10 ; cout << sa[5] ; EX: void main() { SafeArray sa(20) ; …… }

class Frac完成了沒?