operator运算符重载.doc

8.4 运算符重载运算符重载是非常重要的功能，因为它使我们能够使用像+、*这样的标准C+运算符，来处理自定义数据类型的对象。该功能允许我们编写重新定义特定运算符的函数，从而使该运算符处理类对象时执行特定的动作。例如，我们可以重新定义运算符，从而使该运算符用于前面看到的CBox类对象时，如果第一个实参的体积比第二个大，就返回true。运算符重载功能不允许我们使用新的运算符，也不允许我们改变运算符的优先级，因此运算符的重载版本在计算表达式的值时优先级与原来的基本运算符相同。运算符的优先级表可以在本书第2章和MSDN库中找到。虽然我们不能重载所有运算符，但限制不是特别严格。下面给出不能重载的运算符：作用域解析运算符 : 条件运算符 ?: 直接成员访问运算符 . sizeof运算符 sizeof 解除对指向类成员的指针的引用运算符 .* 任何其他运算符都是可以重载的，这给予我们相当大的灵活性。显然，确保标准运算符的重载版本与原来的正常用途一致，或者至少在操作上相当直观，是合适的想法。如果为某个类重载的+运算符却执行使类对象相乘的操作，这可能就不是明智的做法。理解运算符重载机制如何工作的最好方法是完成一个示例，因此下面为CBox类实现刚才提到的大于运算符。8.4.1 实现重载的运算符为了给某个类实现重载的运算符，我们必须编写特殊的函数。假设在类定义内重载运算符的函数是CBox类的成员，则该函数的声明如下所示：class CBox public: bool operator(CBox& aBox) const; / Overloaded greater than / Rest of the class definition.;这里的单词operator是个关键字。该关键字结合运算符符号或名称，本例中是，将定义一个运算符函数。本例中的函数名是operator()。在运算符函数的声明中，关键字和运算符本身之间有无空格都行，前提是没有歧义。歧义出现在运算符是名称而非符号的时候，比如new或delete。如果写成不加空格的operatornew和operatordelete，则它们都是合法的普通函数名。因此，如果要编写这些运算符的运算符函数，则必须在关键字operator和运算符名称之间加个空格。注意，我们将函数声明为const，因为该函数不修改本类的数据成员。在operator()运算符函数中，运算符的右操作数由函数形参定义，左操作数由this指针隐式定义。因此，如果有下面这条if语句：if(box1 box2) cout endl (box2);表达式中的CBox对象与运算符函数形参之间的对应关系如图8-3所示。图 8-3 下面介绍operator()函数的工作原理：/ Operator function for greater than which/ compares volumes of CBox objects.bool CBox:operator(const CBox& aBox) const return this-Volume() aBox.Volume();该函数使用引用形参，以避免被调用时不必要的复制开销。因为该函数不需要修改调用它的对象，所以可将其声明为const。如果不这样做，我们将根本不能使用该运算符比较CBox类型的const对象。return表达式使用成员函数Volume()计算this指向的CBox对象的体积，然后使用基本运算符，将结果与对象aBox的体积进行比较。基本运算符返回int(而非bool)类型的数值，因此如果指针this指向的对象比作为引用实参传递的对象aBox的体积大，则返回1，否则返回0。比较结果将自动转换为该运算符函数的返回类型bool。试一试：运算符重载我们可以通过如下示例练习如何使用operator()函数。/ Ex8_03.cpp/ Exercising the overloaded greater than operator#include / For stream I/Ousing std:cout;using std:endl;class CBox / Class definition at global scope public: / Constructor definition CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0): m_Length(lv), m_Width(wv), m_Height(hv) cout endl (const CBox& aBox) const; / Overloaded greater than / Destructor definition CBox() cout Destructor called. (const CBox& aBox) const return this-Volume() aBox.Volume();int main() CBox smallBox(4.0, 2.0, 1.0); CBox mediumBox(10.0, 4.0, 2.0); CBox bigBox(30.0, 20.0, 40.0); if(mediumBox smallBox) cout endl bigBox) cout endl mediumBox is bigger than bigBox; else cout endl mediumBox is not bigger than bigBox; cout ()运算符函数的原型出现在类的public部分。由于函数定义在类定义外部，因此该函数默认不是内联函数。这样安排是非常随意的。我们完全可以将函数定义放在类定义中原型的位置，这种情况下将不需要在函数名前面用CBox:加以限定。我们记得，当某个函数成员在类定义外部定义时，为了告诉编译器该函数是CBox类的成员，必须用类名进行限定。main()函数中有两条对类成员使用运算符的if语句，它们将自动调用我们实现的重载运算符。如果想确认这一点，那么可以给运算符函数添加一条输出语句。该示例的输出如下：Constructor called.Constructor called.Constructor called.mediumBox is bigger than smallBoxmediumBox is not bigger than bigBoxDestructor called.Destructor called.Destructor called.输出证实，使用运算符函数的if语句工作正常，因此直接用CBox对象表示CBox问题的解决方案开始成为很现实的命题。8.4.2 实现对运算符的完全支持使用前面实现的operator()运算符函数，我们仍然有许多事情不能做。用CBox对象指定问题的解决方案完全可能涉及像下面这样的语句：if(aBox 20.0) / Do something.我们的函数不会处理这里的表达式。如果试图使用比较CBox对象与数值的表达式，那么将得到一条出错消息。为了支持该功能，需要编写另一个版本的operator()函数作为重载函数。要支持刚刚看到的表达式类型非常容易。类定义内的成员函数声明将如下所示：/ Compare a CBox object with a constantbool operator(const double& value) const;该语句应出现在类定义中，运算符的右操作数对应于这里的函数形参。作为左操作数的CBox对象是由隐式指针this传递的。该重载运算符的实现同样很容易，函数体内只有一条语句：/ Function to compare a CBox object with a constantbool CBox:operator(const double& value) const return this-Volume() value;没有比这更简单的事情了，不是吗？但使用运算符处理CBox对象仍然存在问题。我们有可能希望写出下面这样的语句：if(20.0 aBox) / do something.有人可能争辩说，通过实现接受double类型右实参的operator()运算符函数，然后相应改写上面这条语句，同样可以完成相同的功能，这么说非常正确。实际上无论如何，实现运算符实现为普通函数。由于该函数不是成员函数，其原型当然应该放在类定义的外部：bool operator(const double& value, const CBox& aBox);该函数的实现如下：/ Function comparing a constant with a CBox objectbool operator(const double& value, const CBox& aBox) return value aBox.Volume();正如前面曾经看到的那样，普通函数(就这一点而论也包括友元函数)使用直接成员选择运算符和对象名访问对象的成员。当然，普通函数只能访问公有成员。成员函数Volume()是公有的，因此这里使用该函数没有什么问题。如果CBox类没有公有函数Volume()，我们可以直接使用能够访问私有数据成员的友元函数，或者提供一组返回私有数据成员数值的成员函数，然后在普通函数中使用这些函数来实现比较功能。试一试：完成运算符的重载我们可以在示例中将所有这些放在一起，以说明实际的工作过程：/ Ex8_04.cpp/ Implementing a complete overloaded greater than operator#include / For stream I/Ousing std:cout;using std:endl;class CBox / Class definition at global scope public: / Constructor definition CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0): m_Length(lv), m_Width(wv), m_Height(hv) cout endl (const CBox& aBox) const return this-Volume() aBox.Volume(); / Function to compare a CBox object with a constant bool operator(const double& value) const return this-Volume() value; / Destructor definition CBox() cout Destructor called. (const double& value, const CBox& aBox); / Function prototypeint main() CBox smallBox(4.0, 2.0, 1.0); CBox mediumBox(10.0, 4.0, 2.0); if(mediumBox smallBox) cout endl 50.0) cout endl mediumBox capacity is more than 50; else cout endl smallBox) cout endl smallBox capacity is less than 10; else cout endl smallBox capacity is not less than 10; cout (const double& value, const CBox& aBox) return value aBox.Volume();示例说明注意普通版本operator()函数的原型所处的位置。该原型需要跟在类定义后面，因为其形参列表中要引用CBox对象。如果我们将其放在类定义前面，则该示例将不能编译。有一种将其放在程序文件开头#include语句后面的方法：使用未完成的类声明。这样该函数的原型就可以放在类定义之前，声明语句如下所示：class CBox; / Incomplete class declarationint operator(const double& value, CBox& aBox); / Function prototype未完成的类声明告诉编译器CBox是一个类，这足以使编译器正确处理第二行的函数原型，因为它现在知道CBox是后面将要定义的用户定义类型。如果有两个类，而每个类都有一个指针成员指向另一个类的对象，在此类情形中我们同样需要上述机制。这两个类都要求另一个类首先被声明，通过使用未完成的类声明就可以打破这样的僵局。该示例的输出如下：Constructor called.Constructor called.mediumBox is bigger than smallBoxmediumBox capacity is more than 50smallBox capacity is less than 10Destructor called.Des