運算子過載的方法

運算子過載的方法就是定義一個過載運算子的函式，使指定的運算子不僅能實現原有的功能，還能實現在函式中指定的新加的功能。在使用被過載的運算子時，系統就會自動呼叫該函式，以實現相應的功能，也就是說，運算子的過載是通過定義函式實現的。運算子的過載實質上就是函式的過載。

過載運算子的函式一般形式： 函式型別 operator 運算子名稱（形參表）{ 對運算子的過載處理 } ； 例如過載 “+” 來實現兩個複數相加的運算，那麼函式可以是： Complex operator + ( Complex a , Complex b) ; 在其格式中， operator 是關鍵字，是專門用於定義過載運算子的函式， 運算子名稱就是 C++中已有的運算子 。函式名是由 operator 和運算子 組成的，上面的 “operator +” 就是函式名，意思是對運算子+ 過載的函式 。可以說是函式 “operator +” 過載了運算子 “+” ，在程式中執行兩個複數相加時就自動呼叫該過載函式。

下面是一個對 “+” 過載以實現兩個複數相加的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex{
		double real;
		double imag;
	public:
		Complex(double r=0,double i=0):real(r),imag(i){}
		void display(){
			cout<<"("<<real<<","<<imag << "i)" <<endl;
		}
        //Complex complex_add(Complex a);
		Complex operator+(Complex a);
};
/*Complex Complex::complex_add(Complex a){
    Complex b;
	b.real=real+a.real ;
	b.imag=imag+a.imag ;
	return b;
}*/
Complex Complex::operator+(Complex a){
	Complex b;
	b.real=real+a.real ;
	b.imag=imag+a.imag ;
	return b;
}
int main(){
    Complex c1(1,1);
	cout<<"c1=";c1.display();
    Complex c2(2,2);
	cout<<"c2=";c2.display();
	Complex c3;
    c3=c1+c2;
	cout<<"c1+c2=";c3.display();
}
 

上邊的程式中有對運算子 “+” 的過載實現兩個複數相加，也有通過呼叫函式來實現複數相加，其結果都是一樣的。在上邊的例子中，運算子 “+” 被過載過，系統在編譯時將程式中的表示式 c1+c2 解釋為 c1.operator+ (c2) ，前邊也已提過，“operator+”是一個函式名，所以這也算是通過函式呼叫來實現的，只是這個運算子過載函式是系統自動呼叫執行。

上邊的運算子過載函式還可以簡寫：

Complex Complex::complex_add(Complex a){
	return Complex(real+a.real,imag+a.imag) ;
}

Complex 用來建立一個臨時物件，它沒有物件名，是一個無名物件，return 語句將此臨時物件作為函式返回值。

另外可以試試實現一個整數和一個複數的相加，然後把它們互換一下位置再試試；函式的位置改變試試，作為成員函式、友元函式、普通函式。

過載運算子的規則

在運算子過載時一定要遵守這幾個規則：

• 系統不允許使用者自己定義新的運算子，只能對C++已有的運算子進行過載。
• C++中允許過載的運算子：

不允許過載的運算子只有 5 個：. （成員訪問運算子）、*（成員指標訪問運算子）、：：（域運算子）、sizeof（長度運算子）、？：（條件運算子）。前兩個是為了保證訪問成員的功能不能被改變，域運算子和sizeof運算子的運算物件是型別而不是變數或一般表示式，不具備過載的特徵。

這裡基本上把運算子都包含了進來，但有很多基本上都不怎麼用，瞭解一下就好。

• 過載不能改變運算子運算物件（即運算元）的個數。
• 過載不能改變運算子的優先級別，如果希望改變某運算子的優先順序，只能用加圓括號的方法強制改變過載運算子的運算順序。
• 過載不能改變運算子的結合性，如賦值運算子“=” 是右結合性（從右向左）。
• 過載運算子的函式不能有預設的引數，否則就改變了運算子引數的個數。
• 過載的運算子必須和使用者定義的自定義型別的物件一起使用，其引數至少應有一個類物件（或類物件的引用），也就是說引數不能全部是C++中的標準型別，防止使用者修改用於標準型別資料的運算子的性質。

• 用於類物件的運算子一般必須過載，但有兩個例外，運算子“=”和 “&” 不用過載。
• 從理論上說，可以將一個運算子過載為執行任意的操作，但應當使過載運算子的功能類似於標準型別資料時所實現的功能。如

int operator+(int a,int b){
	return (a-b) ;
}

運算子過載函式作為成員函式和友元函式

對運算子過載的函式有兩種處理方式：1）把運算子過載的函式作為類的成員函式；2）運算子過載的函式不是類的成員函式（可以是一個普通函式），在類中把它宣告為友元函式。

如前邊寫的兩個複數相加的例子，就是把運算子過載作為類的成員函式，其有一個引數是隱含的，運算子函式用 this 指標隱式地訪問類物件的成員，因此過載函式中只需要一個形參即可。

對友元運算子過載函式舉一個例子：

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex{
		double real;
		double imag;
	public:
		Complex(double r=0,double i=0):real(r),imag(i){}
		void display(){
			cout<<"("<<real<<","<<imag << "i)" <<endl;
		}
		friend Complex operator+(Complex a,Complex b);		//過載函式作為友元函式 
};

Complex operator+(Complex a,Complex b){		//注意和之前不一樣的還有 友元函式不需要域運算子 “：：” 。 
	Complex c;
	c.real=b.real+a.real ;
	c.imag=b.imag+a.imag ;
	return c;
}
int main(){
    Complex c1(1,1);
    cout<<"c1=";
    c1.display();
    Complex c2(2,2);
    cout<<"c2=";
    c2.display();
    Complex c3;
    c3=c1+c2;
    c3.display();
}

過載運算子函式作為友元函式和成員函式區別不大，怎麼用都行，但需要知道的是，如果將運算子過載函式作為成員函式，它可以通過 this 指標自由地訪問奔類中的資料成員，因此可以少寫一個函式的引數，但必須要求運算表示式（如 c1+c2）中的第一個引數（即運算子左邊的運算元）是一個類物件，而且與運算子函式的型別相同，因為必須通過類的物件去呼叫該類的成員函式，而且只有運算子過載函式返回值與該物件同類型，運算結果才有意義。像前面提到過的問題，如果使一個整數和一個複數相加該怎麼寫，如果將運算子過載函式作為成員函式只能（c1+ int ），它們兩個的順序是不可改變的；將雙目運算子過載為友元函式時，由於函式不是該類的成員函式，因此在函式的形引數表列中必須有兩個引數，不能省略，順序任意，實參和形參的型別對應就行（如果想在主函式中同時實行 c2=c1+i 和 c2=i+c1 這兩個部分，那麼需要對這個友元過載函式過載兩次，第二次將形參的順序互換一下，那麼在編譯的時候，系統會根據表示式額形式選擇呼叫與之匹配的運算子過載函式）。

注意：由於友元的使用會破壞類的封裝，因此從原則上說，儘量將運算子函式作為成員函式。但後面的流插入和流提取運算子、型別轉換運算子都不能定義為類的成員函式，只能是作為友元函式。一般將單目運算子和複合運算子（+=、-=、/=、*=、&=、！=、%=、`=、<<=、>>=）過載為成員函式，一般將雙目運算子過載為友元函式。