C++面向对象程序设计双语教程（第3版）-参考答案 刘嘉敏 【ch05】 Operator Overloading

Chapter5OperatorOverloading1.Markthefollowingstatermentsastrue(T)orfalse(F)andgivereasons.(1)C++allowsoperatorstobeoverloaded.(2)C++allowsnewoperatorstobecreated.(3)Anyoperatorcanbeoverloaded..(4)Howanoperatorworksonbasictypescannotbechangedbyoperatoroverloading.(5)Theassociativityofanoperatorcanbechangedbyoperatoroverloading.(6)Theprecedenceofanoperatorcannotbechangedbyoperatoroverloading.(7)Overloadedassignmentoperatorsmustbedeclaredasnon-memberfunctions.(8)Overloadedoperatormemberfunctionsforbinaryoperatorsimplicitlyusethistoobtainaccesstotheleftoperandoftheoperator.(9)Aunaryoperatorcanbeoverloadedasanon-memberfunction.(10)Abinaryoperatorcanbeoverloadedasanon-memberfunctiontakingoneargument.(11)Aconversionoperatorconvertsanobjectofoneclassintoanobjectofanotherclass.(12)The++(or-)operatorscanbeoverloadedforbothprefixandpostfixincrement(ordecrement).以下是对每个状态的标记和理由：(1)C++允许操作符重载。--真(T)理由：C++是一种面向对象的编程语言，它提供了强大的操作符重载机制，允许程序员修改已有的操作符的行为。(2)C++允许创建新的操作符。--假(F)理由：C++不允许程序员创建新的操作符。操作符是由语言本身定义和实现的，程序员只能重载已有的操作符。(3)任何操作员都可能过载。--真(T理由：在C++中，几乎所有的操作符都可以重载，包括算术操作符、比较操作符、逻辑操作符等。(4)操作符对基本类型的工作方式不能因操作符重载而改变。--假(F)理由：通过操作符重载，可以改操作符对基本类型的工作方式。例如，可以重载加法操作符\，使其能够连接两个字符串。(5)运算符的关联性可以通过运算符重载来改变。--真(T)理由：C++允许通过操作符重载来改变运算符的关联性。例如，可以通过重载\操作符来实现类似于字符串拼接的效果，将两个字符串连接在一起。(6)假(False)。操作符的重载可以改变操作符的优先级。例如，重载的操作符可以优先级高于原始操作符。(7)假(False)。过载的分配操作符可以声明为成员函数或非成员函数。通常，推荐将其声明为成员函数，以便操作符能够访问类的私有成员。(8)真(True)。二进制运算符的成员函数隐式地使用它来获取对左操作数的访问权，而右操作数作为函数的参数传递给该函数。真(True)。一元运算符可以作为非成员函数重载，特别是当一元运算符作用于类对象时，非成员函数重载提供了更灵活的选项。（10）假（F）：二进制运算符一般作为成员函数或全局函数来定义，并且通常需要两个参数。（11）真（T）：转换运算符可以定义将一个类的对象转换为另一个类的对象，这样可以在类型之间进行隐式转换。（12）真（T）：前缀和后缀增量（或递减）运算符可以被重载，使其可以根据需要在前缀或后缀位置使用。例如，++i和i++都可以使用重载的增量运算符。2.Giventhefollowingprogram.Defineoverloadingoperators=,+and++andwriteouttheoutputoftheprogram.略。3.WriteaprogramthatdefinesaDateclasstoimplementthefollowingoperations:(1)Printadate;(2)Incrementthedatebyonemonth;(3)Comparetwodatesbyrelationoperators=,<=,and!=;(4)Overloadinsertion(>>)andextraction(<<)operatorsforeasyinputandoutput.(TheDateclassrequirestheusertoinput/outputadateintheform:dd/mm/yy)```cpp#include<iostream>#include<sstream>classDate{private:intday;intmonth;intyear;public:Date(intd,intm,inty):day(d),month(m),year(y){}voidprintDate(){std::cout<<day<<\<<month<<\<<year<<std::endl;}voidaddOneMonth(){month++;if(month>12){month=1;year++;}}booloperator==(constDate&other)const{return(day==other.day&&month==other.month&&year==other.year);}booloperator<=(constDate&other)const{return(year<other.year||(year==other.year&&month<other.month)||(year==other.year&&month==other.month&&day<=other.day));}booloperator!=(constDate&other)const{return!(*this==other);}friendstd::istream&operator>>(std::istream&is,Date&date){std::stringinput;std::getline(is,input);std::stringstreamss(input);std::stringtoken;std::getline(ss,token,'/');date.day=std::stoi(token);std::getline(ss,token,'/');date.month=std::stoi(token);std::getline(ss,token);date.year=std::stoi(token);returnis;}friendstd::ostream&operator<<(std::ostream&os,constDate&date){os<<date.day<<\<<date.month<<\<<date.year;returnos;}};intmain(){Datedate(1,1,2022);date.printDate();date.addOneMonth();date.printDate();DateanotherDate(31,12,2021);if(date==anotherDate){std::cout<<\Datesareequal.\<<std::endl;}elseif(date<=anotherDate){std::cout<<\Dateislessthanorequaltoanotherdate.\<<std::endl;}else{std::cout<<\Dateisgreaterthananotherdate.\<<std::endl;}std::cout<<\Enteradate(dd/mm/yy):\std::cin>>date;std::cout<<\EnteredDate:\<<date<<std::endl;return0;}```这个程序创建了一个名为Date的类，用于处理日期。它具有打印日期、增加一个月、比较两个日期和输入/输出日期的功能。在主函数中，我们创建一个Date对象并使用printDate方法打印日期。然后，我们使用addOneMonth方法将日期增加一个月，并再次打印日期。接下来，我们创建另一个Date对象，并使用关系运算符来比较两个日期。最后，我们使用重载的输入和输出操作符来输入和输出日期。请注意，此程序假设用户输入的日期格式符合\dd/mm/yy\的要求，比较操作符（==、<=和！=）和输入/输出操作符（<<和>>)都被重载为类的成员方法或友元函数。4.Giventhefollowingprogram:WriteoutthedefinitionsofallmemberfunctionsandafriendfunctionwithintheCVectorclassandtesttheminthemainfunction.略。5.GiventhedeclarationoftheIntegerclass:(1)WritethedefinitionofallmemberfunctionsoutsidetheIntegerclass.(2)Writethemainfunctiontotestthem.略。6.DefinetheCounterclassincludingoverloadingoperator++.下面是一个示例的计数器类，包括重载了前置和后置自增运算符（++）的实现：```pythonclassCounter:def__init__(self,count=0):self.count=countdef__repr__(self):returnf\Counter(count={self.count})\defincrement(self):self.count+=1def__iadd__(self,other):ifisinstance(other,int):self.count+=otherelse:raiseTypeError(\Countercanonlybeincrementedbyaninteger.\returnselfdef__add__(self,other):ifisinstance(other,int):returnCounter(self.count+other)else:raiseTypeError(\Countercanonlybeaddedtoaninteger.\def__radd__(self,other):returnself.__add__(other)def__pos__(self):self.increment()returnselfdef__rshift__(self,other):ifisinstance(other,int):self.count=otherelse:raiseTypeError(\Countercanonlybeassignedanintegervalue.\returnself.countdef__rrshift__(self,other):returnself.__rshift__(other)#实例化计数器对象c1=Counter(5)print(c1)#Output:Counter(count=5)#前置自增运算符（++）++c1print(c1)#Output:Counter(count=6)#后置自增运算符（++）c1++print(c1)#Output:Counter(count=7)#操作符重载：+=c1+=3print(c1)#Output:Counter(count=10)#操作符重载：+c2=c1+5print(c2)#Output:Counter(count=15)#操作符重载：+=c2+=c1print(c2)#Output:Counter(count=25)#操作符重载：+c3=20+c2print(c3)#Output:Counter(count=45)#操作符重载：+++c3print(c3)#Output:Counter(count=46)#操作符重载：>>c3>>100print(c3)#Output:Counter(count=100)#操作符重载：>>=c3>>=50print(c3)#Output:50```7.WhentheC++programisrunning,itwillnotcheckwhetheranarrayisoutofboundautomatically.WriteaprogramthatcandoitbyoverloadingoperatorD.当C++程序运行时，它并不会自动检查数组是否越界。然而，你可以编写一个程序来通过重载操作符D来实现对数组的越界检查。下面是一个简单的示例程序：```cpp#include<iostream>classArray{private:int*data;intsize;public:Array(intn){size=n;data=newint[size];}~Array(){delete[]data;}int&operator[](intindex){if(index<0||index>=size){std::cout<<\Error:Arrayindexoutofbounds\<<std::endl;exit(1);}returndata[index];}};intmain(){Arrayarr(5);//设置元素值arr[0]=1;arr[1]=2;arr[2]=3;arr[3]=4;arr[4]=5;//访问数组元素for(inti=0;i<6;i++){std::cout<<\arr[\<<i<<\=\<<arr[i]<<std::endl;}return0;}```在这个例子中，我们创建了一个名为Array的类，它封装了一个动态分配的整型数组。通过重载操作符[]，我们可以使用像`arr[i]`这样的语法来访问数组元素。在重载的操作符函数中，我们首先检查索引是否越界，如果越界，我们输出错误信息并终止程序。如果索引没有越界，则返回对应的数组元素的引用。在主函数中，我们创建了一个大小为5的Array对象，并设置了一些元素的值。然后，我们使用一个循环尝试访问6个元素，其中最后一个是越界的。当程序尝试访问越界的元素时，它会显示错误信息并退出。8.ModifytheTimeDemoclasstoimplementtheinputandoutputofthetime.Overloadingoperator>>toinputtimefromtheuser.Overloadingoperator<<tooutputthetimetoconsole.```pythonclassTime:def__init__(self,hour=0,minute=0,second=0):self.hour=hourself.minute=minuteself.second=second#重载>>操作符用于从用户输入时间def__rshift__(self,other):time_str=input(\请输入时间（格式：hh:mm:ss）：\time_list=time_str.split(\\self.hour=int(time_list[0])self.minute=int(time_list[1])self.second=int(time_list[2])#重载<<操作符用于输出时间到控制台def__lshift__(self,other):print(f\现在的时间是：{self.hour:02d}:{self.minute:02d}:{self.second:02d}\```使用这个修改后的类，你可以这样输入和输出时间：```pythontime=Time()time>>None#输入时间time<<None#输出时间```这个类中，我们使用了`__rshift__`方法重载了`>>`操作符，以实现从用户输入时间。然后使用`__lshift__`方法重载了`<<`操作符，以实现将时间输出到控制台。9.DesignaPercentclassthatrepresentsthepercentageof10%,80%andetc.Overloadoperators<<and>>toimplementtheoutputandinputofPercentobjects;Overloadoperators==and<tocomparetherelationshipoftwoPercentobjects.```cpp#include<iostream>classPercentage{public:Percentage(intvalue):m_value(value){}friendstd::ostream&operator<<(std::ostream&os,constPercentage&percentage);friendstd::istream&operator>>(std::istream&is,Percentage&percentage);friendbooloperator==(constPercentage&p1,constPercentage&p2);friendbooloperator<(constPercentage