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C++:运算符重载和赋值运算符重载

作者：繁依Fanyi0 | 2024-04-11 16:52:05

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C++:运算符重载和赋值运算符重载

目录

 一、运算符重载

1.1概念

1.2举例 

二、赋值运算符重载

2.1概念  

2.1.1. 赋值运算符重载格式

2.2 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

2.3默认赋值运算符重载

三、前置++(--)和后置++ (--)重载

 一、运算符重载

1.1概念

        C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数。也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

我们可以声明下列函数,令其表示下述运算符：

+   -   *   /   %   ^   &   |   ~   !   =   <   >   +=   -=    *=   /=   %=    ^=   &=   |=   <<   >>   >>=   

<<=    ==   !=   <=   >=   &&   ||   ++   --   ->*   ,   ->   []   ()   new   new[]    delete   delete[] 

注意： 用户不能定义下列运算符：

:: 作用域解析   .成员选择   .*通过指向成员函数的指针访问成员     sizeof对象的尺寸    alignof对象的对齐方式    typeid对象的 type_info   ?:条件表达式

1.2举例 

1.不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@

2.重载操作符必须有一个类类型参数

下面以一个日期类为例重载运算符<  :

  1. #include<iostream>
  2. using std::cout;
  3. using std:: cin;
  4. 	class Date {
  5. 	public:
  6. 		Date(int year, int month  ,int day)
  7. 		{
  8. 			_year = year;
  9. 			_month = month;
  10. 			_day = day;
  11. 		}
  12. 	//private:
  13. 		int _year;
  14. 		int _month;
  15. 		int _day;
  16. 	};
  17. // 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
  18. // 可以友元解决，或者干脆重载成成员函数。
  19. 	bool operator>(const Date& d1 ,const Date& d2)
  20. 	{
  21. 		if (d1._year > d2._year)
  22. 		{
  23. 			return true;
  24. 		}
  25. 		else if (d1._year == d2._year && d1._month > d2._month)
  26. 		{
  27. 			return true;
  28. 		}
  29. 		else if (d1._year == d2._year && d1._month == d2._month && d1._day > d2._day)
  30. 		{
  31. 			return true;
  32. 		}
  33. 		return false;
  34. 	}
  35. int main()
  36. {
  37. 	Date d1(2023, 10, 23);
  38. 	Date d2(2022, 11, 12);
  39. 	cout << (d1 > d2);
  40. }

3.用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义
4.作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐
藏的this
 因此改写上述代码为：

  1. #include<iostream>
  2. using std::cout;
  3. using std::cin;
  4. class Date {
  5. public:
  6. 	Date(int year, int month, int day)
  7. 	{
  8. 		_year = year;
  9. 		_month = month;
  10. 		_day = day;
  11. 	}
  12. //实际上bool operator>(Date* this,const Date&d)
  13. 	bool operator>(const Date& d)
  14. 	{
  15. 		if (_year > d._year)
  16. 		{
  17. 			return true;
  18. 		}
  19. 		else if (_year == d._year && _month > d._month)
  20. 		{
  21. 			return true;
  22. 		}
  23. 		else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day)
  24. 		{
  25. 			return true;
  26. 		}
  27. 		return false;
  28. 	}
  29. private:
  30. 	int _year;
  31. 	int _month;
  32. 	int _day;
  33. };
  34. int main()
  35. {
  36. 	Date d1(2023, 10, 23);
  37. 	Date d2(2022, 11, 12);
  38. 	cout << (d1 > d2);//编译器自动转换为operator>(d1,d2)
  39. }

二、赋值运算符重载

       赋值运算符=重载是类的6个默认成员函数之一。用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。

2.1概念  
2.1.1. 赋值运算符重载格式

        参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率
        返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
        检测是否自己给自己赋值
        返回*this ：要复合连续赋值的含义

  1. class Date
  2. {
  3.     public :
  4.         Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
  5.         {
  6.                 _year = year;
  7.                 _month = month;
  8.                 _day = day;
  9.         }
  10.         Date (const Date& d)
  11.         {
  12.             _year = d._year;
  13.             _month = d._month;
  14.             _day = d._day;
  15.         }
  16.         Date& operator=(const Date& d)//重载运算符 =
  17.         {
  18.             if(this != &d)
  19.             {
  20.                 _year = d._year;
  21.                 _month = d._month;
  22.                 _day = d._day;
  23.             }
  24.             return *this;
  25.         }
  26.     private:
  27.         int _year ;
  28.         int _month ;
  29.         int _day ;
  30. };
  31. int main()
  32. {
  33.     Date a1(2021,11,22);
  34.     Date a2;
  35.     Date a3;
  36.     c=b=a;
  37.     return 0;
  38. }
  1. //重载运算符 =
  2. //返回引用可以使 = 进行连续赋值
  3. Date& operator=(const Date& d)这里编译器 编译时是 Date& operator=(Date* this,const Date& d)
  4. {
  5.         if(this != &d)
  6.         {
  7.             _year = d._year;
  8.             _month = d._month;
  9.             _day = d._day;
  10.         }
  11.         return *this;// *this 返回的是类对象的标识名
  12. }
2.2 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数
 
  1. class Date
  2. {
  3.     public:
  4.         Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
  5.         {
  6.             _year = year;
  7.             _month = month;
  8.             _day = day;
  9.         }
  10.         int _year;
  11.         int _month;
  12.         int _day;
  13. };
  14. // 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
  15. Date& operator=(Date& left, const Date& right)
  16. {
  17.        if (&left != &right)
  18.        {
  19.              left._year = right._year;
  20.              left._month = right._month;
  21.              left._day = right._day;
  22.        }
  23.        return left;
  24. }
  25. // 编译失败：
  26. // error C2801: “operator =”必须是非静态成员

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现
一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值
运算符重载只能是类的成员函数。

2.3默认赋值运算符重载

        用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注
意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符
重载完成赋值。

下面举一个例子来验证一下：

  1. class Time
  2. {
  3.     public:
  4.         Time()
  5.         {
  6.             _hour = 1;
  7.             _minute = 1;
  8.             _second = 1;
  9.         }
  10.         Time& operator=(const Time& t)
  11.         {
  12.             if (this != &t)
  13.             {
  14.                 _hour = t._hour;
  15.                 _minute = t._minute;
  16.                 _second = t._second;
  17.             }
  18.             return *this;
  19.         }
  20.     private:
  21.         int _hour;
  22.         int _minute;
  23.         int _second;
  24. };
  25. class Date
  26. {
  27.      private:
  28.         // 基本类型(内置类型)
  29.         int _year = 1970;
  30.         int _month = 1;
  31.         int _day = 1;
  32.         // 自定义类型
  33.         Time _t;
  34. };
  35. int main()
  36. {
  37.       Date d1;
  38.       Date d2;
  39.       d1 = d2;
  40.     return 0;
  41. }

可以看到d1和d2对象中自定义类型Time成员中的变量_hour,_minte,_second都被完成赋值。

  1. // 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
  2. typedef int DataType;
  3. class Stack
  4. {
  5.     public:
  6.         Stack(size_t capacity = 10)
  7.         {
  8.             _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
  9.             if (nullptr == _array)
  10.             {
  11.                 perror("malloc申请空间失败");
  12.                 return;
  13.             }
  14.             _size = 0;
  15.             _capacity = capacity;
  16.          }
  17.         void Push(const DataType& data)
  18.         {
  19.             // CheckCapacity();
  20.             _array[_size] = data;
  21.             _size++;
  22.         }
  23.         ~Stack()
  24.         {
  25.             if (_array)
  26.             {
  27.                 free(_array);
  28.                 _array = nullptr;
  29.                 _capacity = 0;
  30.                 _size = 0;
  31.             }
  32.         }
  33.     private:
  34.         DataType *_array;
  35.         size_t _size;
  36.         size_t _capacity;
  37. };
  38. int main()
  39. {
  40.     Stack s1;
  41.     s1.Push(1);
  42.     s1.Push(2);
  43.     s1.Push(3);
  44.     s1.Push(4);
  45.     Stack s2;
  46.     s2 = s1;
  47.     return 0;
  48. }

注意：如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必
须要实现。

三、前置++(--)和后置++ (--)重载

  1. 	class Date {
  2. 	public:
  3. 		Date(int year, int month  ,int day)
  4. 		{
  5. 			_year = year;
  6. 			_month = month;
  7. 			_day = day;
  8. 	}
  9. 	
  10.     // 前置++：返回+1之后的结果
  11.     // 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
  12.         Date& operator++()
  13.         {
  14.             _day += 1;
  15.             return *this;
  16.         }
  17.         // 后置++：
  18.     // 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
  19.     // C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器
  20.     //自动传递
  21.     // 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存
  22.     //一份，然后给this+1
  23.     // 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
  24.         Date operator++(int)
  25.         {
  26.             Date temp(*this);
  27.             _day += 1;
  28.             return temp;
  29.         }
  30.     private:
  31. 		int _year;
  32. 		int _month;
  33. 	    int _day;
  34. 	};
  35. int main()
  36. {
  37.      Date d;
  38.      Date d1(2022, 1, 13);
  39.      d = d1++; // d: 2022,1,13 d1:2022,1,14
  40.      d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
  41.      return 0;
  42. }
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