c++ 运算符的重载

什么是运算符的重载?
         运算符与类结合，产生新的含义。 
为什么要引入运算符重载？
        作用：为了实现类的多态性(多态是指一个函数名有多种含义)
怎么实现运算符的重载？
方式：类的成员函数 或 友元函数（类外的普通函数）
规则：不能重载的运算符有 .  和 .* 和 ?: 和 ::  和 sizeof
友元函数和成员函数的使用场合：一般情况下，建议一元运算符使用成员函数，二元运算符使用友元函数
       1、运算符的操作需要修改类对象的状态，则使用成员函数。如需要做左值操作数的运算符（如=，+=，++）
        2、运算时，有数和对象的混合运算时，必须使用友元
       3、二元运算符中，第一个操作数为非对象时，必须使用友元函数。如输入输出运算符<<和>>
具体规则如下：

运算符	建议使用
所有一元运算符	成员函数
＝ ( ) [ ]  ->	必须是成员函数
+= -= /= *= ^= &= != %= >>= <<= , 似乎带等号的都在这里了.	成员函数
所有其它二元运算符, 例如: –,+,*,/	友元函数
<< >>	必须是友元函数

2. 参数和返回值
    当参数不会被改变，一般按const引用来传递(若是使用成员函数重载，函数也为const).
    对于返回数值的决定:
    1) 如果返回值可能出现在=号左边, 则只能作为左值, 返回非const引用。
    2) 如果返回值只能出现在=号右边, 则只需作为右值, 返回const型引用或者const型值。
    3) 如果返回值既可能出现在=号左边或者右边, 则其返回值须作为左值, 返回非const引用。
运算符重载举例：
+和 -运算符的重载：

1.  class Point    
2.  {    
3.  private:    
4.      int x;   
5.  public:    
6.      Point(int x1)  
7.      {   x=x1;}    
8.      Point(Point& p)     
9.      {   x=p.x;}  
10.     const Point operator+(const Point& p);//使用成员函数重载加号运算符  
11.     friend const Point operator-(const Point& p1,const Point& p2);//使用友元函数重载减号运算符  
12. };    
13.   
14. const Point Point::operator+(const Point& p)  
15. {  
16.     return Point(x+p.x);  
17. }  
18.   
19. Point const operator-(const Point& p1,const Point& p2)  
20. {  
21.     return Point(p1.x-p2.x);  
22. }  

调用:

1.  Point a(1);    
2.  Point b(2);  
3.  a+b;  //正确，调用成员函数   
4.  a-b;  //正确，调用友元函数   
5.  a+1;  //正确，先调用类型转换函数，把1变成对象，之后调用成员函数  
6.  a-1;  //正确，先调用类型转换函数，把1变成对象，之后调用友元函数   
7.  1+a;  //错误，调用成员函数时，第一个操作数必须是对象，因为第一个操作数还有调用成员函数的功能  
8.  1-a;  //正确，先类型转换 后调用友元函数  

总结：
1、由于+ -都是出现在=号的右边，如c=a+b，即会返回一个右值，可以返回const型值

2、后几个表达式讨论的就是，数和对象混合运算符的情况，一般出现这种情况，常使用友元函数
3、双目运算符的重载：
     重载运算符函数名：operato
4000
r@(参数表)
      隐式调用形式：obj1+obj2
     显式调用形式：obj1.operator+(OBJobj2)---成员函数
                                 operator+(OBJ obj1，OBJ obj2)---友元函数
     执行时，隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator+()
++和--运算符的重载：

1.  class Point    
2.  {    
3.  private:    
4.      int x;   
5.  public:    
6.      Point(int x1)  
7.      {   x=x1;}    
8.      Point operator++();//成员函数定义自增   
9.      const Point operator++(int x); //后缀可以返回一个const类型的值  
10.     friend Point operator--(Point& p);//友元函数定义--  
11.     friend const Point operator--(Point& p,int x);//后缀可以返回一个const类型的值  
12. };    
13.   
14. Point Point::operator++()//++obj   
15. {  
16.     x++;  
17.     return *this;  
18. }  
19. const Point Point::operator++(int x)//obj++  
20. {  
21.     Point temp = *this;  
22.     this->x++;  
23.     return temp;  
24. }  
25. Point operator--(Point& p)//--obj  
26. {  
27.     p.x--;  
28.     return p;  
29.          //前缀形式(--obj)重载的时候没有虚参,通过引用返回*this 或 自身引用,也就是返回变化之后的数值  
30. }  
31. const Point operator--(Point& p,int x)//obj--  
32. {  
33.     Point temp = p;  
34.     p.x--;  
35.     return temp;  
36.          // 后缀形式obj--重载的时候有一个int类型的虚参, 返回原状态的拷贝  
37. }  

函数调用：

1.  <PRE class=cpp name="code">Point a(1);  
2.  Point b(2);  
3.  a++;//隐式调用成员函数operator++(0),后缀表达式  
4.  ++a;//隐式调用成员函数operator++(),前缀表达式   
5.  b--;//隐式调用友元函数operator--(0),后缀表达式  
6.  --b;//隐式调用友元函数operator--(),前缀表达式   
7.  cout<<a.operator ++(2);//显式调用成员函数operator ++(2)，后缀表达式  
8.  cout<<a.operator ++();//显式调用成员函数operator ++()，前缀表达式  
9.  cout<<operator --(b,2);//显式调用友元函数operator --(2)，后缀表达式  
10. cout<<operator --(b);//显式调用友元函数operator --()，前缀表达式 </PRE>  

[cpp] view plaincopyprint?

1.  <div class="dp-highlighter bg_cpp"><ol class="dp-cpp"> 总结：</ol></div>  

1、a++
      函数返回：temp(临时变量)
      函数返回是否是const类型：返回是一个拷贝后的临时变量)，不能出现在等号的左边(临时变量不能做左值)，函数的结果只能做右值，则要返回一个const类型的值
     ++a
      函数返回：*this;
     函数返回是否是const类型：返回原状态的本身，返回值可以做左值，即函数的结果可以做左值，则要返回一个非const类型的值
2、前后缀仅从函数名(operator++)无法区分，只能有参数区分，这里引入一个虚参数int x，x可以是任意整数。
3、单目运算符的重载：
     重载运算符函数名：operator@(参数表)
      隐式调用形式：obj1@  或 @obj1
     显式调用形式：
            成员函数:
                   obj1.operator@( )//前缀
                   obj1.operator@(0)//后缀
             友元函数:
                   operator@(OBJ obj)//前缀
                   operator@(OBJ obj,int x)//后缀
      执行时，隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator@()
 重载下标运算符[ ]
[cpp] view plaincopyprint?

1.  class Point    
2.  {    
3.  private:    
4.      int x[5];   
5.  public:    
6.      Point()  
7.      {  
8.          for (int i=0;i<5;i++)  
9.          {  
10.             x[i]=i;  
11.         }  
12.     }   
13.     int& operator[](int y);  
14. };    
15. int& Point::operator[](int y)  
16. {  
17.     static int t=0;  
18.     if (y<5)  
19.     {  
20.         return x[y];  
21.     }  
22.     else  
23.     {  
24.         cout<<"下标出界";  
25.         return t;  
26.     }     
27. }  

调用：
[cpp] view plaincopyprint
dc4d
?

1.  Point a;  
2.  for (int i=0;i<10;i++)  
3.  {  
4.           cout<<a[i]<<endl;//无论i下标是否越界，每当使用a[i]时，都会调用[]的重载  
5.  }  
6.  a[0]=10;  

[cpp] view plaincopyprint?

1.  Point a;  
2.  for (int i=0;i<10;i++)  
3.  {  
4.           cout<<a[i]<<endl;//无论i下标是否越界，每当使用a[i]时，都会调用[]的重载  
5.  }  
6.  a[0]=10;  

重载下标运算符[ ]的目的：
         1、对象[x] 类似于数组名[x]，更加符合习惯
         2、可以对下标越界作出判断
语法：
       重载方式：只能使用成员函数重载
        函数名：operator[ ](参数表)
       参数表：一个参数，且仅有一个参数，该参数设定了下标值，通常为整型，但是也可以为字符串( 看成下标)。
        函数调用：显式调用：Obj[arg]-对象[下标]
                             隐式调用：obj.operator[](arg)  
       返回类型：
              1、返回函数引用 + 返回成员的实际类型（由程序员根据函数体定义）
              2、因为返回值可以做左值和右值，应该不使用返回值为const类型
                    但是，为了能访问const对象，下标运算符重载有非const和const两个版本。（待定写）
 如：int&  Point::operator[](int y)//为什么使用返回引用：返回的值可以做左值，也可以做右值，则必须使用返回引用
 重载运算符( )
[cpp] view plaincopyprint?

1.  class Point    
2.  {    
3.  private:    
4.      int x;   
5.  public:    
6.      Point(int x1)  
7.      {   x=x1;}    
8.      const int operator()(const Point& p);  
9.  };    
10.   
11. const int Point::operator()(const Point& p)  
12. {  
13.     return (x+p.x);  
14. }  

[cpp] view plaincopyprint?

1.  调用：  
2.  Point a(1);  
3.  Point b(2);  
4.  cout<<a(b);  

重载运算符( )的目的：
         1、对象() 类似于函数名(x)，更加符合习惯
语法：
       重载方式：只能使用成员函数重载
       重载后还可以继续重载
        函数名：operator( )(参数表)
       参数表：参数随意，具体根据实际情况而定。
        函数调用：显式调用：Obj(x)
                            隐式调用：obj.operator()(x)  
       返回类型：
              1、返回成员的实际类型随意，具体由程序员根据函数体定义
              2、因为返回值只能做右值，只读，应该使用返回值为const类型

重载输入输出操作符<<>>
[cpp] view plaincopyprint?

1.  class Point    
2.  {    
3.  private:    
4.      int x;   
5.  public:    
6.      Point(int x1)  
7.      {   x=x1;}   
8.      friend ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p);//使用友元函数重载<<输出运算符  
9.      friend istream& operator>>(istream& cin,Point& p);//使用友元函数重载>>输出运算符  
10. };    
11. ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)  
12. {  
13.     cout<<p.x<<endl;  
14.     return cout;  
15. }  
16. istream& operator>>(istream& cin,Point& p)  
17. {  
18.     cin>>p.x;  
19.     return cin;  
20. }  

[cpp] view plaincopyprint?

1.  调用：  
2.  Point a(1);  
3.  Point b(2);  
4.  cin>>a>>b;  
5.  cout<<a<<b<<endl;   

语法：
重载方式：只能使用友元函数重载 且 使用三个引用&
函数名：
      输出流： operator<<(参数表)
      输入流：operator>>(参数表)
参数表：固定（容易出错啊），两个参数均用引用&
      输出流： 必须是两个参数：对输出流ostream& 和 对象
                       第一个操作数cout，定义在文件iostream中，是标准类类型ostream的对象的引用。
                       如：ostream&cout,const Point& p
      输入流：必须是两个参数：对输入流ostream& 和 对象
                      第一个操作数是cin，定义在文件iostream，实际上是标准类类型istream的对象的引用
                       如：instream& cin,constPoint& p
函数调用：
       输出流： 显式调用：cout<<对象
                       隐式调用： operator<<(cout，对象)
      输入流：显式调用：cin>>对象
                       隐式调用： operator>>(cin，对象)
返回类型：返回类型固定 + 使用返回函数引用（满足连续输出）
       输出流： 返回ostream&
                       如：ostream&operator<<(ostream& cout,const Point& p)
      输入流：返回：istream&
                        如：istream&operator>>(istream& cin,Point& p)
注意：为什么输入输出操作符的重载必须使用友元函数？
因为：成员函数要求是有对象调用，则第一个参数必须是类的对象，但是<<和>>第一个参数是流的对象引用。
故，不能使用成员函数