第9章 运算符重载

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1、C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞第9章 运算符重载 9.1 运算符重载概述 9.2 运算符重载的实现 9.3 单目运算符重载 9.4 双目运算符重载 9.5 -运算符重载 9.6 赋值运算符重载 9.7 下标运算符重载 9.8 运算符new与delete重载 9.9 逗号运算符重载 9.10 类型转换运算符重载 9.11 运算符重载应用实例 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞C+语言允许程序员重新定义已有的运算 符，使其能按用户的要求完成一些特定的操作 ，这就是所谓的运算符重载。运算符重载与函 数重载相似，其目的是设置某一运算符，让它 具有另一种功能，尽管此运算符在原先C+语 言中代表另

2、一种含义，但他们彼此之间并不冲 突。C+会根据运算符的位置辨别应使用哪一 种功能进行运算。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.1 运算符重载概述运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义，同 一个运算符作用于不同类型的数据导致不同类型的行 为。C+中预定义的运算符的操作对象只能是基本数 据类型，实际上，对于很多用户自定义类型，也需要 有类似的运算操作，这就提出了对运算符进行重新定 义，赋予已有符号以新功能的要求。 运算符重载的实质就是函数重载。在实现过程中 ，首先把指定的运算表达式转化为对运算符函数的调 用，运算对象转化为运算符函数的实参，然后根据实 参的类型来确定需要调用的函数，这个过程是

3、在编译 过程中完成的。 C+可以重载的运算符如表9-1所示 ； C+不能被重载的运算符如表9-2所示。C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞运算符重载的规则如下： （1）C+中的运算符除了少数几个以外，全部可 以重载，而且只能重载已有的这些运算符。 （2）重载之后运算符的优先级和结合性都不会改 变。 （3）运算符重载是针对新类型数据的实际需要， 对原有运算符进行适当的改造。一般来讲，重载的功 能应当与原有功能相类似，不能改变原运算符的操作 对象个数，同时至少要有一个操作对象是自定义类型 。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.2 运算符重载的实现运算符的重载形式有两种：重载为类的成员函数 和

4、重载为类的友元函数。 运算符重载为类的成员函数的语法形式如下：operator （） ； friend operator （） ； C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞其中，指定了重载运算符的返回值类型， operator是定义运算符重载函数的关键词，给 定了要重载的运算符名称，是C+中可重载的运算符 ，形参表中给出重载运算符所需要的参数和类型。对 于运算符重载为友元函数的情况，还要在函数类型说 明之前使用friend关键词来说明。 当运算符重载为类的成员函数时，函数的参数个 数比原来的运算数个数要少一个（后缀+、-除外） ；当重载为类的友元函数时，参数个数与原运算数的 个数相同。 一般来讲，

5、单目运算符最好重载为成员函数，而 双目运算符则最好重载为友元函数。运算符重载的主 要优点就是允许改变使用于系统内部的运算符的操作 方式，以适应用户新定义类型的类似运算。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.3 单目运算符重载类的单目运算符可重载为一个没有参数的非静态 成员函数或者带有一个参数的非成员函数，参数必须 是用户字定义类型的对象或者是对该对象的引用。 在C+中，单目运算符有+和-，它们是变量自 动增1和自动减1的运算符。在类中可以对这两个单目 运算符进行重载。 如同“+”运算符有前缀、后缀两种使用形式， “+”和“-”重载运算符也有前缀和后缀两种运算符重 载形式，以“+”重载运算符

6、为例，其语法格式如下：operator +（）； /前缀运算operator +（int）； /后缀运算 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞使用前缀运算符的语法格式如下： +； 使用后缀运算符的语法格式如下： +； 使用运算符前缀时，对对象（操作数）进行增量 修改，然后再返回该对象。所以前缀运算符操作时， 参数与返回的是同一个对象。这与基本数据类型的运 算符前缀类似，返回的也是左值。 使用运算符后缀时，必须再增量之前返回原有的 对象值。为此，需要创建一个临时对象，存放原有的 对象，以便对操作数（对象）进行增量修改时，保存 最初的值。运算符后缀操作时返回的时原有对象值， 不是原有对象，原有对象

7、已经被增量修改，所以，返 回的应该是存放原有对象值的临时对象。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.4 双目运算符重载对于双目运算符，一个运算数是对象本身的数据 ，由this指针给出，另一个运算数则需要通过运算符重 载函数的参数表来传递。下面分别介绍这两种情况。 对于双目运算符B，如果要重载B为类的成员函数 ，使之能够实现表达式“oprd1 B oprd2”，其中oprd1为 A类的对象，则应当把B重载为A类的成员函数，该函 数只有一个形参，形参的类型是oprd2所属的类型。经 过重载之后，表达式oprd1 B oprd2就相当于函数调用 “oprd1.operator B（oprd2）”

8、。 运算符也可以重载为类的友元函数，这样，它就 可以自由地访问该类的任何数据成员。这时，运算符 所需要的运算数都需要通过函数的形参表来传递，在 参数表中形参从左到右的顺序就是运算符运算数的顺 序。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.5 -运算符重载“-”运算符是成员访问运算符，这种一元的运算 符只能被重载为成员函数，所以也决定了它不能定义 任何参数。一般成员访问运算符的典型用法是： 对象-成员 成员访问运算符“-”函数重载的一般形式为： type class_name:operator-（）；C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.6 赋值运算符重载在C+中有两种类型的赋值运算符：一类是

9、“+=” 和“-=”等先计算后赋值的运算符，另一类是“=”即直接 赋值的运算符。下面分别进行讨论。 9.6.1 运算符“+=”和“-=”的重载 对于标准数据类型，“+=”和“-=”的作用是将一个 数据与另一个数据进行加法或减法运算后再将结果回 送给赋值号左边的变量中。对它们重载后，使其实现 其他相关的功能。 例9-8 ：程序中重载运算符“+=”和“-=”与标准数 据类型的“+=”和“-=”不完全相同。调用重载的运算符 时，例如v1+=v2，并不改变v1的值，而后者会改变运 算符左边变量的值。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.6.2 运算符“=”的重载 赋值运算符“=”的原有含义是将赋值

10、号右边表达式 的结果拷贝给赋值号左边的变量，通过运算符“=”的重 载将赋值号右边对象的私有数据依次拷贝到赋值号左 边对象的私有数据中。在正常情况下，系统会为每一 个类自动生成一个默认的完成上述功能的赋值运算符 ，当然，这种赋值只限于由一个类类型说明的对象之 间赋值。 如果一个类包含指针成员，采用这种默认的按成 员赋值，那么当这些成员撤消后，内存的使用将变得 不可靠。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞可以重载运算符“=”来解决这个问题。重载该运算 符的成员函数如下： Sample p=new charstrlen(s.p)+1;strcpy(p,s.p);return *this; 把s.p

11、的内存复制到 this.p的内存中，而 不是仅仅进行指针复制C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.7 下标运算符重载下标运算符“ ”通常用于在数组中标识数组元素 的位置，下标运算符重载可以实现数组数据的赋值和 取值。下标运算符重载函数只能作为类的成员函数， 不能作为类的友元函数。 下标运算符“ ”函数重载的一般形式为： type class_name:operator （arg_）； 其中arg为该重载函数的参数。重载了的下标运算 符只能且必须带一个参数，该参数给出下标的值。重 载函数operator 的返回值类型type是引用类型。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.8 运算符new

12、与delete重载C+提供了new与delete两个运算符用于内存管理， 但有些情况下用户需要自己管理内存，为自己所定义 的类体系建立一种新的动态内存管理算法，以克服new 与delete的不足。这就要重载运算符new与delete，使其 按照要求完成对内存的管理。 new和delete只能被重载为类的成员函数，不能重 载为友元。而且，无论是否使用关键字static进行修饰 ，重载了的new和delete均为类的静态成员函数。C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞运算符new重载的一般形式为： void *class_name:operator new（size_t，）； new重载应返回一个无

13、值型的指针，且至少有一个 类型为size_t的参数。若该重载带有多于一个的参数， 则其第一个参数的类型必须为size_t。运算符delete重载的一般形式为： void *class_name:operator delete（void *，）； delete重载应返回一个无值型的指针，且至少有一 个类型为无值型指针的参数。该重载最多可以带有两 个参数，若有第二个参数，则其第二个参数的类型必 须为size_t。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.9 逗号运算符重载逗号运算符是双目运算符，和其他运算符一样， 也可以通过重载逗号运算符来完成期望完成的工作。 逗号运算符构成的表达式为“左运算数，

14、右运算数”， 该表达式返回右运算数的值。如果用类的成员函数来 重载逗号运算符，则只带一个右运算数，而左运算数 由指针this提供。 例9-12：程序中类Point的Point operator，（Point r ）重载逗号运算符成员函数返回参数r对象的复制对象 ，而r对象就是逗号表达式的右操作数，这样也就返回 了右操作数，从而使重载后的逗号运算功能与其原有 功能接近。在计算r1=（r1，r2+r3，r3）；时，先计算 （r1，r2+r3），返回r2+r3的结果，将其与r3进行逗号 运算，返回r3的结果。 C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.10 类型转换运算符重载类型转换运算符重载函数的格

15、式如下： operator （） ； 与以前的重载运算符函数不同的是，类型转换运 算符重载函数没有返回类型，因为就代表了 它的返回类型，而且也没有任何参数。在调用过程中 要带一个对象实参。 实际上，类型转换运算符将对象转换成类型名规 定的类型。转换时的形式就像强制转换一样。如果没 有转换运算符定义，直接用强制转换是不行的，因为 强制转换只能对标准数据类型进行操作，对类类型的 操作是没有定义的。C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞另外，转换运算符重载的缺点是无法定义 其类对象运算符操作的真正含义，因为只能进 行相应对象成员数据和一般数据变量的转换操 作。C+程序设计湖南大学 杜四春、银红霞9.11 运算符重载应用实例 例9-14