C++中的運算符重載詳解

更新時間：2022年01月20日 16:10:14 作者：看書就頭疼

大家好，本篇文章主要講的是C++中的運算符重載詳解，感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下

1、引例

class Complex
{
private:
    double Real,Image;
public:
    Complex():Real(0),Image(0)  {}
    Complex(double r, double i) : Real(r),Image(i) {}
    ~Complex()  {}
};

int main()
{
    Complex c1(1.2,2.3);
    Complex c2(45,56);

    Complex c3;
    c3 = c1.Add(c2);        
   
}

類非常簡單，下面我們要討論如何寫一個Add函數(shù)，使得兩個對象的屬性相加，返回一個新的對象。

第一種：

Complex::Complex Add(const Complex &c)
{
    Complex co;
    co.Real = this->Real + c.Real;
    co.Image = this->Image + c.Image;
    return co;
}

問題1：如何寫出最節(jié)省空間的Add函數(shù)？

第二種：

Complex::Complex Add(const Complex &c) const	
{
    return Complex(c.Real + this->Real, c.Image + this.Image);
}

由于不需要改變調(diào)用對象的屬性值，我們給this指針添加const 修飾。

分析過程如下：

在這里插入圖片描述

問題2：為什么第一種方式不節(jié)省空間呢？

首先第一種的代碼比較繁瑣，并且在函數(shù)棧幀中又創(chuàng)建了一個對象（第3行）。并且函數(shù)類型是值傳遞類型（第6行），返回的是一個將亡值對象。那么整個Add函數(shù)空間會產(chǎn)生兩個對象，造成空間的浪費。

第二中代碼創(chuàng)建的是無名對象，減少了一個co對象的創(chuàng)建，并且將無名對象直接作為將亡值對象傳遞給main函數(shù)中的c3。

問題3：我們能否將Add函數(shù)改為引用類型，這樣來減少將亡值對象的創(chuàng)建

Complex::Complex &Add(const Complex &c) const	
{
    return Complex(c.Real + this->Real, c.Image + this.Image);
}

VS2019發(fā)現(xiàn)報錯，不能返回引用對象：

在這里插入圖片描述

我們進行分析：

在這里插入圖片描述

問題4：我們能否將這個Add函數(shù)名改為 + 運算符？

//Complex::Complex Add(const Complex &c) const
Complex::Complex +(const Complex &c) const 
{
	Complex co;
	co.Real = this->Real + c.Real;
	co.Image = this->Image + c.Image;
	return co;
}

int main()
{
    ...
    //c3 = c1.Add(c2);  
    c3 = c1.+(c2);    //將原先Add的地方改變?yōu)榧犹枴?
    ...
}

這樣使用，編譯器又會報錯，操作符不可作為一個有效的函數(shù)名來被使用。

問題5：如何使 +預算符作為函數(shù)名使用？

這就引出了今天的關(guān)鍵，函數(shù)運算符重載。

在C++中，為了使操作符作為一個有效的函數(shù)名，我們在操作符前面添加一個operator。

Complex operator+(const Complex &c) const 
{
     return Complex(c.Real + this->Real,c.Image + this->Image);
}

int main()
{
     Complex c1(1.2,2.3);
     Complex c2(10,10);
     Complex c3;
     c3 = c1 + c2;
    
     //上面一行實際上是
     //c3 = c1.operator+ (c2);
     //c3 = operator+(&c1,c2);  //編譯器還會經(jīng)過一次編譯
}

前面幾篇博客已經(jīng)分析了第15行的由來，是將c1的地址傳遞給this指針，將c2作為形參c的別名傳遞給函數(shù)。

2、類中自動建立的函數(shù)

在C++中，如果我們定義一個類，它會給我們自動創(chuàng)建六個缺省函數(shù)：

構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)賦值函數(shù)普通對象的&（取地址符）的重載常對象的&（取地址符）重載

代碼示例如下：

class Object
{
public:
    Object()    {}							//構(gòu)造函數(shù)
    ~Object()   {}							//析構(gòu)函數(shù)
    Object(const Object &obj)   {}			//拷貝構(gòu)造函數(shù)
    Object &operator=() {const Object &obj} //賦值函數(shù)
    {
        return *this;
    }
    
    Object *operator&()						//普通對象的&（取地址符）的重載
    {
        return this;
    }
    
    const Object *operator&() const			//常對象的&（取地址符）重載
    {
        return this;
    }

};

然后，在C11標準下，又增添了兩個缺省函數(shù)，這里不做深究：

移動構(gòu)造函數(shù)移動賦值函數(shù)

3、重載賦值運算符解析

回到最初的例子：

class Object
{
    int value;
public:
    Object ()   {
        cout << "create:" << this << endl;
    }                  //普通構(gòu)造函數(shù)
    Object (int x = 0):value(x) {cout << "create:" << this << endl;}  //缺省構(gòu)造函數(shù)
    ~Object()                       //析構(gòu)函數(shù)
    {
        cout << "~Objcet() " << this << endl;
    }
    Object(Object &obj):value(obj.value)             
    {
        cout << "Copy create:" << this << endl;
    }

    int & Value()
    {
        return value;
    }

    const int &Value() const 
    {
        return value;
    }  
       
     Object &operator=(const Object& obj)        //此處加引用
    {
        this->value = obj.value;
        return *this;       //this指針指向objb的地址。賦值函數(shù)結(jié)束后，objb不會被消亡，所以可以以引用返回
    }
    
	void operator=(const Object& obj)       //賦值語句不可給this指針加const
    {
        this->value = obj.value;
    }
    
};

int main()
{
    Object objx(0);
    Object objy(0);
    objy = fun(objx);
    cout << objy.Value() << endl;
    return 0;
}

我們在34行添加一個等號運算符重載函數(shù)： void operator=(const Object& obj)

此處不可添加const修飾this指針，因為需要使用this指針作為左值被修改。

問題6：void operator=(const Object& obj) 只能用于 obja = objb，為什么不可以這樣使用 obja = objb = objc；

我們逐一分析：

obja = objb = objc;

//當調(diào)用等號運算符函數(shù)的時候。
obja = objb.operator = (objc);
obja = operator = (&objb,objc);
//如果此處是調(diào)用的是 void operator=(const Object& obj) ；
//等號從右向左指向，我們不能把一個void 類型賦給一個obja對象類型。

我們將賦值運算符進行再次重載，丟棄 void 版本：

Object &operator=(const Object& obj)        //此處加引用
{
	this->value = obj.value;
	return *this;       //this指針指向objb的地址。賦值函數(shù)結(jié)束后，objb不會被消亡，所以可以以引用返回
}

這樣就可以使用了。

我們接著上次的深入分析：

obja.operator=(operator=(&objb,objc));
operator=(&obja,operator=(&objb,objc));

問題7：如果遇到obja = obja這種情況，如何賦值呢？

回答：對this指針和形參引用進行判斷。

Object &operator=(const Object &obj)
{
    if(this != &obj)
    {
        this->value = obj.value
    }
}

問題8：為什么函數(shù)是在棧區(qū)構(gòu)建的，以引用返回打印的不是一個隨機值？

運行程序，VS2012中，打印的是一個隨機值。

VS2019打印的是一個正常值。

c));

> 問題7：如果遇到obja = obja這種情況，如何賦值呢？
>
> 回答：對this指針和形參引用進行判斷。

```cpp
Object &operator=(const Object &obj)
{
    if(this != &obj)
    {
        this->value = obj.value
    }
}