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问题引入
1. 运算符重载
问题引入
在C++中,我们之前讲过了,一个类中什么都没有,我们将其称作空类。但是我们之前提到过,就算我们在类中什么也不定义,编译器会自动生成6个默认的成员函数:构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值重载,以及两个取地址。
我们本篇重点介绍的就是赋值重载函数。如果我们定义了两个日期类Date d1、d2,如果我想要比较两个对象的大小,我应该怎么办呢?这里就要重点讲到今天的知识:运算符重载。
1. 运算符重载
为了增强代码的可读性,C++中引入了运算符重载的概念,运算符重载是一种有着特殊函数名的函数:
- 函数名字:关键字operator + 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)
我们接下来使用一个Date类来进行说明:
class Date { public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;} private:int _year;int _month;int _day; };int main() {Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2){cout << "==" << endl;}return 0; }
我们正常的想法,不就是通过运算符==来比较两个变量的大小嘛,那么上面的代码能不能正常运行呢?
答案是:不行的
原因:只有内置类型的变量才能使用各种运算符,对于Date这种我们自定义类型的的对象是不能直接使用的。而为了是的自定义类型对象能够使用这些运算符,C++给出了运算符重载的概念。
注意:这里的运算符重载和之前我们学习的函数重载是不一样的!函数重载是函数名相同但参数列表不同,而运算符重载是我们重新定义运算符的规则和意义。
这里C++给出了一个关键字operator,后面加上运算符,称作函数运算符重载。
然后我们还是通过上面Date d1、d2比较的例子来对此进行说明,例如我们这里将==运算符重载:
operator==(参数1,参数2)
同时这里还有一件事情值得注意!就是运算符重载的参数列表,是由该运算符的操作数决定的,例如:++只需要一个操作数(所以重载++的参数列表只需要一个参数)、但是<、<<、!=都需要两个操作数(所以这些运算符重载的参数列表需要两个参数)。
所以我们最后以代码形式呈现就是这样:
bool operator==(Date d1, Date d2) {return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day; }
但是我们发现:
这是因为Date类中的成员变量都是private私有的,不能被类外访问,当然这个问题很好解决,我们甚至有很多解决方法:
- 将成员变量改成public公有的(但是这种方法显然不好)
- 提供函数接口(也就是说,在类中写一个函数,拿到私有的成员变量,然后类外调用函数,太麻烦)
- 友元(会破坏封装,之后会学到)
- 将函数放在类中(这个方法是常用的方法)
这里我们先使用第一种方法试试:
#include <iostream> using namespace std;class Date { public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;} //我们这里将成员变量改成公有的 //private:int _year;int _month;int _day; };bool operator==(Date d1, Date d2) {return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day; }int main() {Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2){cout << "==" << endl;}return 0; }
运行结果:
当然是能够成功编译的。
接下来我们重点试一下最后一种方法,将运算符重载放在类中:
但令人奇怪的是,报错了!!!
可是按照逻辑,我们确实应该传入与运算符操作数一样数量的参数,那为什么会报错呢?
原因:
这里其实并不只是两个参数,其实是三个参数。这里我们需要回顾一下我们之前在学习this指针的相关知识,当函数定义在类内部(换句话说一个函数是成员函数)那么就会自带一个this指针。而这里报错的参数过多,就是因为将this统计在内。所以使用最后一种方法,我们只需要传入一个参数,像下面这样:
class Date { public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//注意这里的变化!!!bool operator==(Date d){return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;} private:int _year;int _month;int _day; };int main() {Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (d1.operator(d2)){cout << "==" << endl;}return 0; }
这时我们编译成功:
然后我们来解释一下这里的调用逻辑:
实际上在使用重载后的==进行比较时,编译器会处理成运算符重载的调用
但是上述我们使用的都是传值传参,都会调用拷贝构造函数。所以我们更好的方法是使用传引用传参,如果不改变的话最后再加上const:
bool operator==(const Date& d) {return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day; }
注意:
- 不能够使用opeartor+其他符号来定义新的运算符,比如:operator@
- 运算符重载必须要有一个类类型或枚举类型的参数
- 当运算符重载作为类成员时,参数列表会看起来比运算符操作数少1,这是因为额外传入了this指针
- 下面5个运算符不能重载(这个经常在笔试选择题中出现):
运算符 名称 不能重载的原因 ::
作用域解析运算符 必须明确指定类/命名空间,重载会破坏语法结构 .
成员访问运算符 直接访问对象成员,重载会导致歧义 .*
成员指针访问运算符 与 .
类似,必须保持原始行为?:
条件运算符(三目) 控制流相关,重载可能引发逻辑混乱 sizeof
类型/对象大小运算符 编译器内置功能,必须返回确定值
大家可以自己实现一下日期> < 的运算符重载。以及日期+一个天数,日期-日期,日期-天数 的运算符重载(需要考虑显示情况,包含平闰年,大小月等)。下篇文章我尽量更出答案。大家也可以思考尝试写一写~~
(本篇完)