C++:運算子過載
運算子過載
運算子過載規則
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思考：用“+”、“-”能夠實現複數的加減運算嗎？
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實現複數加減運算的方法 ——過載“+”、“-”運算子
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運算子過載是對已有的運算子賦予多重含義，使同一個運算子作用於不同型別的資料時導致不同的行為。
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C++ 幾乎可以過載全部的運算子，而且只能夠過載C++中已經有的。
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不能過載的運算子：“.”、“.*”、“::”、“?:”
- 過載之後運算子的優先順序和結合性都不會改變。
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運算子過載是針對新型別資料的實際需要，對原有運算子進行適當的改造。例如：
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使複數類的物件可以用“+”運算子實現加法；
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是時鐘類物件可以用“++”運算子實現時間增加1秒。
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過載為類的非靜態成員函式；
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過載為非成員函式。
過載為類成員的運算子函式定義形式
函式型別 operator 運算子（形參）
{
…
}
引數個數=原運算元個數-1 （後置++、–除外）
雙目運算子過載規則
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如果要過載 B 為類成員函式，使之能夠實現表示式 oprd1 B oprd2，其中 oprd1 為A 類物件，則 B 應被過載為 A 類的成員函式，形參型別應該是 oprd2 所屬的型別。
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經過載後，表示式 oprd1 B oprd2 相當於 oprd1.operator B(oprd2)
複數類加減法運算過載為成員函式
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要求:
- 將+、-運算過載為複數類的成員函式。
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規則:
- 實部和虛部分別相加減。
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運算元:
- 兩個運算元都是複數類的物件。
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原始碼：
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex {
public:
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) { }
//運算子+過載成員函式
Complex operator + (const Complex &c2) const;
//運算子-過載成員函式
Complex operator - (const Complex & 
前置單目運算子過載規則
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如果要過載 U 為類成員函式，使之能夠實現表示式 U oprd，其中 oprd 為A類物件，則 U 應被過載為 A 類的成員函式，無形參。
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經過載後，表示式 U oprd 相當於 oprd.operator U()
後置單目運算子 ++和–過載規則
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如果要過載 ++或–為類成員函式，使之能夠實現表示式 oprd++ 或 oprd-- ，其中 oprd 為A類物件，則 ++或-- 應被過載為 A 類的成員函式，且具有一個 int 型別形參。
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經過載後，表示式 oprd++ 相當於 oprd.operator ++(0)
過載前置++和後置++為時鐘類成員函式
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前置單目運算子，過載函式沒有形參
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後置++運算子，過載函式需要有一個int形參
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運算元是時鐘類的物件。
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實現時間增加1秒鐘。
#include <iostream>
using namespace std;
class Clock {//時鐘類定義
public:
Clock(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0);
void showTime() const;
//前置單目運算子過載
Clock& operator ++ ();
//後置單目運算子過載
Clock operator ++ (int);
private:
int hour, minute, second;
};
Clock::Clock(int hour, int minute, int second) {
if (0 <= hour && hour < 24 && 0 <= minute && minute < 60 && 0 <= second && second < 60) {
this->hour = hour;
this->minute = minute;
this->second = second;
} else
cout << "Time error!" << endl;
}
void Clock::showTime() const { //顯示時間
cout << hour << ":" << minute << ":" << second << endl;
}
Clock & Clock::operator ++ () {
second++;
if (second >= 60) {
second -= 60; minute++;
if (minute >= 60) {
minute -= 60; hour = (hour + 1) % 24;
}
}
return *this;
}
Clock Clock::operator ++ (int) {
//注意形參表中的整型引數
Clock old = *this;
++(*this); //呼叫前置“++”運算子
return old;
}
int main() {
Clock myClock(23, 59, 59);
cout << "First time output: ";
myClock.showTime();
cout << "Show myClock++: ";
(myClock++).showTime();
cout << "Show ++myClock: ";
(++myClock).showTime();
return 0;
}
運算子過載為非成員函式
有些運算子不能過載為成員函式，例如二元運算子的左運算元不是物件，或者是不能由我們過載運算子的物件
運算子過載為非成員函式的規則
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函式的形參代表依自左至右次序排列的各運算元。
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過載為非成員函式時
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引數個數=原運算元個數（後置++、–除外）
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至少應該有一個自定義型別的引數。
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後置單目運算子 ++和–的過載函式，形參列表中要增加一個int，但不必寫形參名。
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如果在運算子的過載函式中需要操作某類物件的私有成員，可以將此函式宣告為該類的友元。
運算子過載為非成員函式的規則
- 雙目運算子 B過載後，
表示式oprd1 B oprd2
等同於operator B(oprd1,oprd2 )
- 前置單目運算子 B過載後，
表示式 B oprd
等同於operator B(oprd )
- 後置單目運算子 ++和–過載後，
表示式 oprd B
等同於operator B(oprd,0 )
過載Complex的加減法和“<<”運算子為非成員函式
- 將+、-（雙目）過載為非成員函式，並將其宣告為複數類的友元，兩個運算元都是複數類的常引用。
- 將<<（雙目）過載為非成員函式，並將其宣告為複數類的友元，它的左運算元是std::ostream引用，右運算元為複數類的常引用，返回std::ostream引用，用以支援下面形式的輸出：
cout << a << b;
該輸出呼叫的是：
operator << (operator << (cout, a), b);
原始碼：
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex {
public:
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) { }
friend Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2);
friend Complex operator-(const Complex &c1, const Complex &c2);
friend ostream & operator<<(ostream &out, const Complex &c);
private:
double real; //複數實部
double imag; //複數虛部
};
Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2){
return Complex(c1.real+c2.real, c1.imag+c2.imag);
}
Complex operator-(const Complex &c1, const Complex &c2){
return Complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag);
}
ostream & operator<<(ostream &out, const Complex &c){
out << "(" << c.real << ", " << c.imag << ")";
return out;
}
int main() {
Complex c1(5, 4), c2(2, 10), c3;
cout << "c1 = " << c1 << endl;
cout << "c2 = " << c2 << endl;
c3 = c1 - c2; //使用過載運算子完成複數減法
cout << "c3 = c1 - c2 = " << c3 << endl;
c3 = c1 + c2; //使用過載運算子完成複數加法
cout << "c3 = c1 + c2 = " << c3 << endl;
return 0;
}