C++大学基础教程 第10章 运算符重载 北京科技大学 2019/5/7 北京科技大学

重载运算符可以把C++的运算符扩展到自定义类型和类类型的领域中，使代码更直观、易懂，方便、简洁。 2019/5/7 北京科技大学

第十八章 运算符重载 10.1 运算符重载的需要 10.2 运算符重载的限制 10.3 重载运算符的语法 10.4 重载++和--运算符 10.5 重载赋值运算符 10.6 重载转换运算符 2019/5/7 北京科技大学

10.1 运算符重载的需要 2019/5/7 北京科技大学

10.1 运算符重载的需要 运算符重载的实质是函数重载。 只不过它重载的是类似“+ - * / =“这样的操作符。 目的 C++代码更直观，易读，使用更方便。 运算符重载的实质 运算符重载的实质是函数重载。 只不过它重载的是类似“+ - * / =“这样的操作符。 2019/5/7 北京科技大学

例子： #include <iostream> using namespace std; void main() { char s1[20]=”Hello”; char s2[20]=”world”; char s3[20]; strcpy(s3,s1); //字符串拷贝 cout<<s3<<endl; strcat(s3,s2); //字符串连接 } 2019/5/7 北京科技大学

例子：添加运算符重载 #include <string> #include <iostream> using namespace std; void main() { string s1="Hello"; string s2="world"; string s3; s3=s1; //字符串拷贝 cout<<s3<<endl; s3=s1+s2; //字符串连接 } 2019/5/7 北京科技大学

10.2 运算符重载的限制 2019/5/7 北京科技大学

10.2 运算符重载的限制 1、重载运算符时，重载运算符的运算顺序和优先级不变。 2、不能创造新运算符 3、规定不能重载的运算符: Operator Name . 类属关系运算符 .* 成员指针运算符 :: 作用域运算符 ? : 条件运算符 # 编译预处理符号 sizeof() 取数据类型的长度 2019/5/7 北京科技大学

10.3 运算符重载的语法 2019/5/7 北京科技大学

10.3 运算符重载的语法 两种形式: 1、重载为类的成员函数 函数类型 operator 运算符（形参表） { 函数体； } 2、重载为类的友元函数 friend 函数类型 operator 运算符（形参表） 2019/5/7 北京科技大学

1、重载为类的成员函数 1、一元运算符 ++、--等 2、二元运算符 +、-、*、/、% 、=、+=、-= +、-、*、/、% 、=、+=、-= 下面我们以复数Complex类为例，实现运算符的重载。 2019/5/7 北京科技大学

complex(double real=0,double imag=0): r(real),i(imag){} class complex { public: complex(double real=0,double imag=0): r(real),i(imag){} complex operator +(complex&); complex operator -(complex&); complex operator +=(complex&); void print() cout<<setiosflags(ios::showpos) <<r<<" "<<i<<'i'<<endl; } private: double r , i; }; 2019/5/7 北京科技大学

complex complex::operator +(complex& c) { return complex(r+c.r,i+c.i); } complex complex::operator -(complex& c) return complex(r-c.r,i-c.i); complex complex::operator +=(complex& c) r+=c.r; i+=c.i; return *this; 2019/5/7 北京科技大学 返回自己本身

void main() { complex c1(1,1),c2(3,3),c3; c3=c1+c2; //复数相加 c3.print(); } +4 +4i - 2 -2i +2 +2i 2019/5/7 北京科技大学

说明 1、二元运算符 对象本身*this就是其中的一个操作数，另一个操作数由形参给出，通过运算符重载的函数进行传递； 2、一元运算符 一般来说，运算结果的类型与操作数的类型一致 2019/5/7 北京科技大学

说明 在重载复数“+=”运算符时，return语句中的表达式是*this，而其他运算符函数的return语句的表达式是一个临时对象complex(r-c.r,i-c.i)。 其实，将return *this改为返回一个临时对象return complex(r,i)结果是一样的，只是建立临时对象还要调用构造函数。返回*this对象就不需要调用构造函数了，执行效率可以提高。 2019/5/7 北京科技大学

2、重载为类的友元函数 运算符也可以重载为友元函数，这时运算所需要的操作数都需要通过形参来传递，形参从左到右的顺序就是运算符操作数的顺序。 我们还以Complex类为例，查看如何将+、-、+=重载为友元函数 2019/5/7 北京科技大学

complex(double real=0,double imag=0): r(real),i(imag){} class complex { public: complex(double real=0,double imag=0): r(real),i(imag){} friend complex operator+(complex&,complex&); friend complex operator -(complex&,complex&); friend complex& operator +=(complex&,complex&); void print() cout<<setiosflags(ios::showpos) <<r<<" "<<i<<'i'<<endl; } private: double r , i; }; 2019/5/7 北京科技大学

complex operator +(complex& c1,complex& c2) { return complex(c1.r+c2.r,c1.i+c2.i); } complex operator -(complex& c1,complex& c2) return complex(c1.r-c2.r,c1.i-c2.i); complex& operator +=(complex& c1,complex& c2) c1.r+=c2.r; c1.i+=c2.i; return c1; 2019/5/7 北京科技大学

说明 重载为友元函数，比如“+”，操作数都由形参给出，通过运算符重载的函数进行传递。并且运算结果的类型与操作数的类型一致。 重载运算符的操作中，无论重载为成员函数还是友元函数，其形参多为引用类型，目的是增加可读性，提高程序的运行效率，因为使用引用类型，在进行参数传递的过程中，不需要复制临时对象。 2019/5/7 北京科技大学

10.4 重载++和--运算符 2019/5/7 北京科技大学

10.4 重载++和--运算符 在C++中有一类特殊的运算符，“++”、“--”运算符，这类运算符是一元运算符，它的运算规律因操作数的位置不同而不同。 ++x ：前置自增算符，先自身增1，再将增加后的值作为表达式的值返回； x++ ：后置自增算符，先将本身的值作为表达式的值返回，自身再增1。 我们以weight为例，实现如何重载++运算符。 2019/5/7 北京科技大学

weight(int v=0):value(v) {} //前置自增 weight& operator ++(); //后置自增 class weight { public: weight(int v=0):value(v) {} //前置自增 weight& operator ++(); //后置自增 weight operator ++(int); void print() cout<<value<<endl; } private: int value; }; 2019/5/7 北京科技大学

weight& weight::operator ++() { value++; return *this; } //后增量 //前增量 weight& weight::operator ++() { value++; return *this; } //后增量 weight weight::operator ++(int) weight temp(*this); //操作数保存为临时对象 value++; //操作数加1 return temp; //返回没有加1的临时对象 2019/5/7 北京科技大学

void main() { weight s1(1); s1++.print(); 1 2 s1.print(); } 1 2 3 2019/5/7 北京科技大学

说明 因为重载函数只能从形式参数上加以区别。 1、前置自增运算符 用成员函数实现时，没有形式参数。 2、后置自增运算符 另外增加一个形式上的形式参数，类型定为int。这个参数只是用来区别两种自增算符，并不参加实际的运算。 2019/5/7 北京科技大学

2、重载为类的友元函数 class weight { public: weight(int v=0):value(v){} friend weight& operator ++(weight&); friend weight operator ++(weight&,int); void print() cout<<value<<endl; } private: int value; }; 2019/5/7 北京科技大学

weight& operator ++(weight& s) { s.value++; return s; } weight operator ++(weight& s,int) weight temp(s); return temp; 2019/5/7 北京科技大学

10.5 重载赋值运算符 2019/5/7 北京科技大学

10.5 重载赋值运算符 默认的赋值运算符 在C++中系统提供一个默认的重载的赋值运算符，所以同类的对象可以互相赋值。 　 缺省＝运算符 缺省拷贝构造函数 功能完全相同。 2019/5/7 北京科技大学

10.5 重载赋值运算符 例如： RMB r1(20.3), r2; RMB r3=r1; r2 = r1; 2019/5/7 北京科技大学

10.5 重载赋值运算符 　　　一般来说，这个重载的赋值运算符可以直接使用，不需要自己定义。但是，在有些情况下，比如动态申请对内存的情况，则还是需要自己定义重载的赋值运算符。 　　　下面，以一个例子说明，如何重载赋值运算符。 2019/5/7 北京科技大学

Name(char *str=NULL); Name(Name &s); Name& operator = (Name&); ~Name() class Name { public: Name(char *str=NULL); Name(Name &s); Name& operator = (Name&); ~Name() delete pName; } void print() cout<<pName<<endl; private: char *pName; }; 2019/5/7 北京科技大学

Name::Name(char *str) { if(str==NULL) pName = NULL; else{ pName=new char[strlen(str)+1]; strcpy(pName,str); } Name& Name::operator = (Name& s) { delete pName; pName=new char[strlen(s.pName)+1]; strcpy(pName,s.pName); return *this; } 2019/5/7 北京科技大学

pName=new char[strlen(s.pName)+1]; strcpy(pName,s.pName); } Name::Name(Name &s) { pName=new char[strlen(s.pName)+1]; strcpy(pName,s.pName); } void main() { Name s1("test = operator"),s2; s2=s1; s2.print(); } 2019/5/7 北京科技大学

说明 由于在类的构造过程中动态申请了对内存，因此必须重载拷贝构造函数和赋值运算符。 　　 由于在类的构造过程中动态申请了对内存，因此必须重载拷贝构造函数和赋值运算符。 １、拷贝构造函数在创建对象时调用，因为此时对象还不存在，只需要申请新的空间，而不需要释放原有资源空间。 ２、赋值运算符在对象已存在的条件下调用，因此需要先释放原对象占用的空间，然后申请新的空间。 2019/5/7 北京科技大学

10.6 重载转换运算符 2019/5/7 北京科技大学

10.6 重载转换运算符 1、隐式数据类转换 2、显式数据类型转换，也叫强制类型转换。 对于自定义类型和类类型，类型转换操作是没有定义的。 在C++中，数据类型转换对于基本数据类型有两种方式： 1、隐式数据类转换 2、显式数据类型转换，也叫强制类型转换。 对于自定义类型和类类型，类型转换操作是没有定义的。 强制类型转换使用“( )”运算符完成，在C++中我们可以将“( )”运算符进行重载，达到数据转换的目的。 2019/5/7 北京科技大学

10.6 重载转换运算符 转换运算符声明形式 operator 类型名 () ; 特点 1、没有返回值 2、功能类似强制转换 我们以RMB类为例说明如何重载转换运算符 2019/5/7 北京科技大学

cout<<yuan<< “元” <<fen<< "分" <<endl; class RMB { public: RMB(double value=0.0) yuan =value; fen = (value-yuan)*100+0.5; } void ShowRMB() cout<<yuan<< “元” <<fen<< "分" <<endl; operator double () return yuan+fen/100.0; private: int yuan, fen; }; 2019/5/7 北京科技大学

r3 = RMB((double)r1+(double)r2); r3.ShowRMB(); //自动转换类型 r3=r1+2.40; void main() { RMB r1(1.01),r2(2.20); RMB r3; //显式转换类型 r3 = RMB((double)r1+(double)r2); r3.ShowRMB(); //自动转换类型 r3=r1+2.40; r3 =2.0-r1; } 2019/5/7 北京科技大学

10.6 重载转换运算符 对于r3=r1+2.40;的系统工作 1、寻找重载的成员函数+运算符 2、寻找重载的友元函数+运算符 3、寻找转换运算符 4、验证转换后的类型是否支持+运算。 转换运算符重载一般建议尽量少使用。 2019/5/7 北京科技大学

小结 1、注意运算符重载的规则和限制 2、重载运算符的时候要注意函数的返回类型 3、前增量和后增量运算符的重载区别 4、赋值运算符重载要注意内存空间的释放和重新申请。 5、转换运算符重载与构造函数、析构函数一样没有返回值，通过转换运算符重载可以在表达式中使用不同类型的对象，但要注意转换运算符重载不可滥用。 2019/5/7 北京科技大学