C++大学基础教程 第10章 运算符重载 北京邮电大学电信工程学院 计算机技术中心 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。 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 10.1 运算符重载的需要 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -5- 10.1 运算符重载的需要 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。 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 cout<<s3<<endl; } 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 cout<<s3<<endl; } 10.2 运算符重载的限制 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 # 编译预处理符号 .* 成员指针运算符 :: 作用域运算符 ? : 条件运算符 sizeof() 取数据类型的长度 10.3 运算符重载的语法 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -11- 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） { 函数体； } 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -12- 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。 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; }; 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; } 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(); c3=c1-c2; //复数相减 c3.print(); c3+=c2+=c1; //复数相加后赋值 c3.print(); } +4 +4i -2 -2i +2 +2i 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -16- 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 操作数由对象的 this指针给出，就不再需要 形参了。 一般来说，运算结果的类型与操作数的类型一致 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -17- 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。 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -18- 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 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; }; 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; } 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -21- 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。 10.4 重载++和--运算符 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -23- 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。 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; }; //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 } void main() { weight s1(1); s1++.print(); s1.print(); (++s1).print(); } 1 2 3 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -27- 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。 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; }; weight& operator ++(weight& s) { s.value++; return s; } weight operator ++(weight& s,int) { weight temp(s); s.value++; return temp; } 10.5 重载赋值运算符 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -31- 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。 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -32- 10.5 重载赋值运算符 例如： RMB r1(20.3), r2; RMB r3=r1; r2 = r1; 创建对象 r3，调用的是拷贝构造函数， 即 用已有的对象创建新对象。 r2在赋值运算表达式中，对象已经存在 ， 使用 “=”为对象赋值，调用的是赋值运算符。 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -33- 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。 class Name { public: Name(char *str=NULL); Name(Name &s); Name& operator = (Name&); ~Name() { delete pName; } void print() { cout<<pName<<endl; } private: char *pName; }; 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; } 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(); } 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -37- 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。 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。 10.6 重载转换运算符 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -39- 10.6 重载转换运算符 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。 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -40- 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 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; }; 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.ShowRMB(); //自动转换类型 r3 =2.0-r1; r3.ShowRMB(); } 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -43- 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。 2005-4-28 北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心 -44- 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。