C++的運算子過載
阿新 • • 發佈：2019-01-06
C++中預定義的運算子的操作物件只能是基本資料型別。但實際上，對於許多使用者自定義型別（例如類），也需要類似的運算操作。這時就必須在C++中重新定義這些運算子，賦予已有運算子新的功能，使它能夠用於特定型別執行特定的操作。運算子過載的實質是函式過載，它提供了C++的可擴充套件性，也是C++最吸引人的特性之一。
運算子過載是通過建立運算子函式實現的，運算子函式定義了過載的運算子將要進行的操作。運算子函式的定義與其他函式的定義類似，惟一的區別是運算子函式的函式名是由關鍵字operator和其後要過載的運算子符號構成的。運算子函式定義的一般格式如下：
<返回型別說明符>operator
{
<函式體>
}
(1) 除了類屬關係運算符"."、成員指標運算子".*"、作用域運算子"::"、sizeof運算子和三目運算子"?:"以外，C++中的所有運算子都可以過載。
(2) 過載運算子限制在C++語言中已有的運算子範圍內的允許過載的運算子之中，不能建立新的運算子。
(3) 運算子過載實質上是函式過載，因此編譯程式對運算子過載的選擇，遵循函式過載的選擇原則。
(4) 過載之後的運算子不能改變運算子的優先順序和結合性，也不能改變運算子運算元的個數及語法結構。
(5) 運算子過載不能改變該運算子用於內部型別物件的含義。它只能和使用者自定義型別的物件一起使用，或者用於使用者自定義型別的物件和內部型別的物件混合使用時。
(6) 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的適當的改造，過載的功能應當與原有功能相類似，避免沒有目的地使用過載運算子。
運算子函式過載一般有兩種形式：過載為類的成員函式和過載為類的非成員函式。非成員函式通常是友元。（可以把一個運算子作為一個非成員、非友元函式過載。但是，這樣的運算子函式訪問類的私有和保護成員時，必須使用類的公有介面中提供的設定資料和讀取資料的函式，呼叫這些函式時會降低效能。可以內聯這些函式以提高效能。） 運算子過載為類的成員函式的一般格式為：
<函式型別>operator<運算子>(<引數表>
{
<函式體>
}
(1) 雙目運算子過載為類的成員函式時，函式只顯式說明一個引數，該形參是運算子的右運算元。
(2) 前置單目運算子過載為類的成員函式時，不需要顯式說明引數，即函式沒有形參。
(3) 後置單目運算子過載為類的成員函式時，函式要帶有一個整型形參。
呼叫成員函式運算子的格式如下：
<物件名>.operator<運算子>(<引數>)
它等價於
<物件名><運算子><引數>
例如：a+b等價於a.operator+(b)。一般情況下，我們採用運算子的習慣表達方式。
運算子過載為類的友元函式的一般格式為：
friend <函式型別>operator<運算子>(<引數表>)
{
<函式體>
}
呼叫友元函式運算子的格式如下：
operator<運算子>(<引數1>,<引數2>)
它等價於
<引數1><運算子><引數2>
例如：a+b等價於operator +(a,b)。
(1) 一般情況下，單目運算子最好過載為類的成員函式；雙目運算子則最好過載為類的友元函式。
(2) 以下一些雙目運算子不能過載為類的友元函式：=、()、[]、->。
(3) 型別轉換函式只能定義為一個類的成員函式而不能定義為類的友元函式。
(4) 若一個運算子的操作需要修改物件的狀態，選擇過載為成員函式較好。
(5) 若運算子所需的運算元（尤其是第一個運算元）希望有隱式型別轉換，則只能選用友元函式。
(6) 當運算子函式是一個成員函式時，最左邊的運算元（或者只有最左邊的運算元）必須是運算子類的一 個類物件（或者是對該類物件的引用）。如果左邊的運算元必須是一個不同類的物件，或者是一個內部 型別的物件，該運算子函式必須作為一個友元函式來實現。
(7) 當需要過載運算子具有可交換性時，選擇過載為友元函式。
運算子過載是通過建立運算子函式實現的，運算子函式定義了過載的運算子將要進行的操作。運算子函式的定義與其他函式的定義類似，惟一的區別是運算子函式的函式名是由關鍵字operator和其後要過載的運算子符號構成的。運算子函式定義的一般格式如下：
<返回型別說明符>operator{ <函式體>}
運算子過載時要遵循以下規則：
(1) 除了類屬關係運算符"."、成員指標運算子".*"、作用域運算子"::"、sizeof運算子和三目運算子"?:"以外，C++中的所有運算子都可以過載。(2) 過載運算子限制在C++語言中已有的運算子範圍內的允許過載的運算子之中，不能建立新的運算子。(3) 運算子過載實質上是函式過載，因此編譯程式對運算子過載的選擇，遵循函式過載的選擇原則。(4) 過載之後的運算子不能改變運算子的優先順序和結合性，也不能改變運算子運算元的個數及語法結構。(5) 運算子過載不能改變該運算子用於內部型別物件的含義。它只能和使用者自定義型別的物件一起使用，或者用於使用者自定義型別的物件和內部型別的物件混合使用時。(6) 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的適當的改造，過載的功能應當與原有功能相類似，避免沒有目的地使用過載運算子。
運算子函式過載一般有兩種形式：過載為類的成員函式和過載為類的非成員函式。非成員函式通常是友元。（可以把一個運算子作為一個非成員、非友元函式過載。但是，這樣的運算子函式訪問類的私有和保護成員時，必須使用類的公有介面中提供的設定資料和讀取資料的函式，呼叫這些函式時會降低效能。可以內聯這些函式以提高效能。）
成員函式運算子
運算子過載為類的成員函式的一般格式為： <函式型別>operator<運算子>(<引數表> { <函式體> }
當運算子過載為類的成員函式時，函式的引數個數比原來的運算元要少一個（後置單目運算子除外），這是因為成員函式用this指標隱式地訪問了類的一個物件，它充當了運算子函式最左邊的運算元。因此：
(1) 雙目運算子過載為類的成員函式時，函式只顯式說明一個引數，該形參是運算子的右運算元。(2) 前置單目運算子過載為類的成員函式時，不需要顯式說明引數，即函式沒有形參。(3) 後置單目運算子過載為類的成員函式時，函式要帶有一個整型形參。 呼叫成員函式運算子的格式如下： <物件名>.operator<運算子>(<引數>) 它等價於 <物件名><運算子><引數> 例如：a+b等價於a.operator+(b)。一般情況下，我們採用運算子的習慣表達方式。
友元函式運算子
運算子過載為類的友元函式的一般格式為： friend <函式型別>operator<運算子>(<引數表>) { <函式體> }
當運算子過載為類的友元函式時，由於沒有隱含的this指標，因此運算元的個數沒有變化，所有的運算元都必須通過函式的形參進行傳遞，函式的引數與運算元自左至右一一對應。
呼叫友元函式運算子的格式如下： operator<運算子>(<引數1>,<引數2>) 它等價於 <引數1><運算子><引數2> 例如：a+b等價於operator +(a,b)。
兩種過載形式的比較
在多數情況下，將運算子過載為類的成員函式和類的友元函式都是可以的。但成員函式運算子與友元函式運算子也具有各自的一些特點：
(1) 一般情況下，單目運算子最好過載為類的成員函式；雙目運算子則最好過載為類的友元函式。(2) 以下一些雙目運算子不能過載為類的友元函式：=、()、[]、->。(3) 型別轉換函式只能定義為一個類的成員函式而不能定義為類的友元函式。(4) 若一個運算子的操作需要修改物件的狀態，選擇過載為成員函式較好。(5) 若運算子所需的運算元（尤其是第一個運算元）希望有隱式型別轉換，則只能選用友元函式。(6) 當運算子函式是一個成員函式時，最左邊的運算元（或者只有最左邊的運算元）必須是運算子類的一 個類物件（或者是對該類物件的引用）。如果左邊的運算元必須是一個不同類的物件，或者是一個內部 型別的物件，該運算子函式必須作為一個友元函式來實現。(7) 當需要過載運算子具有可交換性時，選擇過載為友元函式。