C++實現(xiàn)重載矩陣的部分運算符

更新時間：2022年10月28日 11:21:20 作者：青空を越えて

這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用C++實現(xiàn)重載矩陣的部分運算符，文中的示例代碼講解詳細，對我們學(xué)習C++有一定幫助，需要的可以參考一下

前言

博主本人為C++菜鳥一只，本篇博客也是第一次寫，主要目的用于自己mark，如有錯誤歡迎指出

本博客代碼為我做C++實驗時的代碼，由于自己是菜鳥，所以代碼內(nèi)容掌握的也不是很熟。

在此記下此篇，待到日后查看也是屬于自己青春的一部分吧。

正文

整個工程分為頭文件，source，以及main構(gòu)成。

工程的目的為實現(xiàn)對矩陣運算符‘+’，‘-’，‘*’，‘==’，‘！=’，‘<<’和‘>>’的重載，并在main中測試其情況。

以下為頭文件

//Matrix.h
#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H

#include <iostream>
using namespace std;
class Matrix
{
public:
    Matrix operator + (Matrix&a);//重載 +
    Matrix operator - (Matrix&b);//重載 -
    Matrix operator * (Matrix&c);//重載 *
    bool operator == (Matrix&d);//重載 ==
    bool operator != (Matrix&e);//重載 !=
    friend ostream& operator << (ostream&,Matrix&);//重載 <<
    friend istream& operator>>(istream&,Matrix&);//重載 >>
    void setMatrix(int a, int b);//設(shè)置矩陣行列
private:
    int row;
    int col;
    int matrix[200][200];
};
#endif

關(guān)于 void setMatrix(int a, int b); 其實這個函數(shù)可以不設(shè)置，利用構(gòu)造函數(shù)可以完成該功能，甚至更完美。但我有些小懶，就不想去修改了，如果出事的話…QAQ還是希望不會出事吧。

還有就是，矩陣我設(shè)置成了200*200，其實可以利用new調(diào)用動態(tài)內(nèi)存來更好的實現(xiàn)，但由于我太菜，不想去用二重指針，故放棄了這個方案。

以下為cpp文件

//Matrix.cpp
#include <iostream>
#include "Matrix.h"

using namespace std;

void Matrix::setMatrix(int a, int b)//構(gòu)造函數(shù)可以取代這個
{
    row=a;
    col=b;
}

Matrix Matrix::operator + (Matrix &a)//重載 +
{
    if (row!=a.row||col!=a.col)
    {
        throw"這兩個矩陣不可相加";
    }

拋出異常，之所以使用這個,是因為沒法cout<<“錯誤”;之后return 0強制退出,因為返回類型是矩陣，我當時沒有嘗試利用exit()函數(shù)…(果然我太菜了QAQ)

    else//矩陣元素相加
    {
        Matrix sum;//創(chuàng)建新矩陣，為接下來返回矩陣用
        sum.row=row;
        sum.col=col;
        for(int i=0; i<sum.row; i++)
        {
            for(int j=0; j<sum.col; j++)
            {
                sum.matrix[i][j]=matrix[i][j]+a.matrix[i][j];//矩陣加法計算規(guī)則
            }
        }
        return sum;//返回值為sum矩陣
    }
}

計算規(guī)則需要自己確定(代幾應(yīng)該都學(xué)過)，如這個是加法，規(guī)則如上：sum矩陣的各位置元素分別為’+‘前矩陣和’+'后矩陣對應(yīng)位置元素的和。

Matrix Matrix::operator-(Matrix &b)//重載 -
{
    if (row!=b.row||col!=b.col)
    {
        throw"這兩個矩陣不可相減!";//拋出異常
    }
    else//矩陣元素相減
    {
        Matrix reduce;
        reduce.row=row;
        reduce.col=col;
        for(int i=0; i<reduce.row; i++)
        {
            for(int j=0; j<reduce.col; j++)
            {
                reduce.matrix[i][j]=matrix[i][j]-b.matrix[i][j];//減法規(guī)則
            }
        }
        return reduce;
    }
}

減法和加法類似，可以模仿著加法來，注意下計算規(guī)則就行

Matrix Matrix::operator*(Matrix&c)
{
    if (col!=c.row)
    {
        throw"這兩個矩陣不可相乘!";
    }
    else//矩陣元素相乘
    {
        Matrix multi;
        multi.row=row;//新矩陣的行等于第一個矩陣的行
        multi.col=c.col;//新矩陣的列等于第二關(guān)矩陣的列
        for(int i=0; i<multi.row; i++)
        {
            for(int j=0; j<multi.col; j++)//為新矩陣元素賦值時注意新矩陣元素個數(shù)
            {
                multi.matrix[i][j]=0;//初始化新矩陣元素為0，為后面遞加做準備
                for(int k=0; k<col; k++)
                {
                    multi.matrix[i][j]+=matrix[i][k]*c.matrix[k][j];//乘法計算規(guī)則
                }
            }
        }
        return multi;
    }
}

關(guān)于矩陣乘法的規(guī)則可以拿張紙先演算一下，這樣方便自己理解。

bool Matrix::operator == (Matrix&d)//判斷矩陣是否相等
{
    if (row!=d.row||col!=d.col)//先判斷行列是否相等
    {
        return false;
    }
    for(int i=0; i<row; i++)//再判斷元素是否相等，只要有一個不等，立刻返回false
    {
        for(int j=0; j<col; j++)
        {
            if(matrix[i][j]!=d.matrix[i][j])
            {
                return false;
            }
        }
    }
    return true;
}

bool Matrix::operator != (Matrix&e)//判斷矩陣是否不等
{
    if (row!=e.row||col!=e.col)
    {
        return true;//原理同上，注意返回相反值
    }
    for(int i=0; i<row; i++)//原理同上，注意返回相反值
    {
        for(int j=0; j<col; j++)
        {
            if(matrix[i][j]!=e.matrix[i][j])
            {
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

ostream& operator << (ostream &out,Matrix& mat)//重載輸出矩陣
{
    for (int i = 0; i < mat.row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < mat.col; j++)
        {
            out << mat.matrix[i][j];//將矩陣元素輸出，注意矩陣元素的間距
            if (j == mat.col - 1)
                out << endl;
            else out << " ";
        }
    }
    return out;//返回輸出流
}

istream& operator>>(istream&in, Matrix &mat)//重載輸入矩陣
{
    for (int i = 0; i < mat.row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < mat.col; j++)
        {
            in >> mat.matrix[i][j];//由行到列一次輸入元素
        }
    }
    return in;//返回輸入流
}

以下為main.cpp，主要用于測試。

//main.cpp
#include <iostream>
#include "Matrix.h"

using namespace std;

int main()
{
    int row, col;
    Matrix A;
    cout<<"Please input rows cols:\n";
    cin>>row>>col;//輸入行列
    A.setMatrix(row,col);//為矩陣設(shè)置行列
    cout<<"Please input your matrix elements:\n";
    cin>>A;//輸入元素，因為已經(jīng)重載了>>，所以可以直接在>>后面加矩陣類A
    cout<<"以下是你創(chuàng)建的第一個矩陣！\n";
    cout<<A<<endl;//輸出元素，因為已經(jīng)重載了<<，所以可以直接在<<后面加矩陣類A
    Matrix B;//另一個矩陣
    cout<<"Please input another one's rows cols:\n";
    cin>>row>>col;
    B.setMatrix(row,col);
    cout<<"Please input your matrix elements:\n";
    cin>>B;
    cout<<"以下是你創(chuàng)建的第二個矩陣！\n";
    cout<<B<<endl;
    try//這是和throw，catch配合使用的關(guān)鍵字。具體使用可以谷歌或者百度
    {
        Matrix sum=A+B;
        cout<<"兩個矩陣相加為：\n";
        cout<<sum<<endl;
    }
    catch (const char* msg)//如果throw拋出了異常，會(根據(jù)情況)捕獲異常
    {
        cerr<< msg << endl;//打印異常語句
    }
    try
    {
        Matrix reduce=A-B;
        cout<<"兩個矩陣相減為：\n";
        cout<<reduce<<endl;
    }
    catch (const char* msg)
    {
        cerr<< msg << endl;
    }
    try
    {
        Matrix multi=A*B;
        cout<<"兩個矩陣相乘為：\n";
        cout<<multi<<endl;
    }
    catch (const char* msg)
    {
        cerr<< msg << endl;
    }
    if(A==B)//測試 == 是否重載成功
        cout<<"兩個矩陣相等！( == 為真測試通過！)"<<endl;
    else
        cout<<"兩個矩陣不相等！( == 為假測試通過！)"<<endl;
    if(A!=B)// 測試 !=是否重載成功
        cout<<"矩陣不相等！( != 為真測試通過！)"<<endl;
    else
        cout<<"矩陣相等！( != 為假測試通過！)"<<endl;
    return 0;
}