《C++程序设计及项目实践》 课件 第13章 运算符重载

第13章运算符重载13.1实现基础

13.2双目运算符重载13.3关系运算符重载13.4单目运算符重载13.5赋值运算符重载13.6new与delete运算符重载11113.7特殊运算符重载13.8类型转换运算符13.9输入输出运算符重载13.10本章小结13.1实现基础22对运算符重载主要有两种方式实现：(1)利用成员函数形式实现运算符重载。(2)利用友元函数形式实现运算符重载。33例13.1:成员函数实现向量加法运算符重载。#include<iostream>usingnamespacestd;

classVector{private:

intx;

inty;public:

Vector(intx=0,inty=0){

this->x=x;

this->y=y;

}

Vectoradd(Vector&v){

Vectorrv;

rv.x=x+v.x;

rv.y=y+v.y;

returnrv;}Vectoroperator+(Vector&v){Vectorrv;rv.x=x+v.x;rv.y=y+v.y;

returnrv;

}

voidshow()

{

cout<<'('<<x<<','<<y<<')'<<endl;

}};intmain(){

Vectorv1(1,2),v2(3,4),v3,v4;

v3=v1.add(v2);

v4=v1+v2;

v3.show();

v4.show();

return0;}44例13.2:友元函数实现向量加法运算符重载。#include<iostream>usingnamespacestd;classVector{private:

intx;

inty;public:

Vector(intx=0,inty=0){

this->x=x;

this->y=y;}

voidshow(){

cout<<'('<<x<<','<<y<<')'<<endl;}

//友元形式，加法运算符重载函数实现向量加法

friendVectoroperator+(Vector&v1,Vector&v2);};Vectoroperator+(Vector&v1,Vector&v2){

Vectorrv;

rv.x=v1.x+v2.x;

rv.y=v1.y+v2.y;

returnrv;}intmain(){

Vectorv1(1,2),v2(3,4),v3;

v3=v1+v2;

v3.show();

return0;}5513.2双目运算符重载对于算术双目运算符，包括算术运算符(+,-,*,/,%)的重载均可以参考前一节中的示例来实现。对于其他双目运算符，比如逻辑运算中的(&&,||)或者位运算中的(&,|)等均可以采取类似的思路来实现。66例13.3:不同类型参数的算术运算符+重载示例。#include<iostream>usingnamespacestd;classVector{private:

intx;

inty;public:

Vector(intx=0,inty=0){

this->x=x;

this->y=y;

}

voidshow()

{

cout<<'('<<x<<','<<y<<')'<<endl;}

//当前对象与一个整数的算术加法运算

Vectoroperator+(intn){

Vectorrv;

rv.x=x+n;

rv.y=y;

returnrv;}

friendVectoroperator+(intn,Vector&v);};Vectoroperator+(intn,Vector&v){

Vectorrv;

rv.x=v.x;

rv.y=v.y+n;

returnrv;}

intmain(){

Vectorv1(1,2),v2;

v2=v1+10;

v2.show();

v2=100+v1;

v2.show();

return0;}77

13.3关系运算符重载C++支持各种关系运算符，包括<、>、<=、>=、==、!=等等，它们可用于比较C++内置的数据类型。可以用成员函数或友元函数重载这些关系运算符，重载后的关系运算符可用于比较类的对象。88

例13.4:向量关系运算符(<)示例#include<iostream>usingnamespacestd;classVector{private:

intx;

inty;public:

Vector(intx=0,inty=0)

{

this->x=x;

this->y=y;

}

//对象比较

booloperator<(Vector&v)

{

if(x<v.x&&y<v.y)

{

returntrue;}

returnfalse;

}};intmain(){

Vectorv1(1,2),v2(3,4);

if(v1<v2)

{

cout<<"v1islessthanv2"<<endl;

}

else

{

cout<<"v1isnotlessthanv2"<<endl;

}

return0;}9913.4单目运算符重载单目运算符包括自增(++)，自减(--)，负号(-)，逻辑非(!)运算符几种，其中自增和自减运算符还包括运算符的前置和后置两种情况。前置自增(++)，前置自减(--)，负号(-)，以及逻辑非(！)的运算符重载类似，而后置自增(++)以及后置自减(--)情况稍有不同。1010例13.5:单目运算符重载示例。Vector(intx=0,inty=0){this->x=x;this->y=y;}voidshow(){cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;}//前置++运算Vector&operator++(){x++;y++;return*this;}//后置++运算Vectoroperator++(int){Vectorv(*this);x++;y++;returnv;}//前置-运算Vector&operator-(){x=-x;y=-y;return(*this);}//前置！运算

Vector&operator!(){x=-x;return(*this);}Vectorv1(1,2),v2;cout<<"v1=";v1.show();cout<<"v2=++v1"<<endl;v2=++v1;//调用前置++运算cout<<"v1=";v1.show();cout<<"v2=";v2.show();cout<<"v2=v1++"<<endl;v2=v1++;//调用后置++运算cout<<"v1=";v1.show();cout<<"v2=";v2.show();cout<<"v2=-v1"<<endl;v2=-v1;//调用前置-运算

cout<<"v1=";v1.show();cout<<"v2=";v2.show();cout<<"v2=!v1"<<endl;v2=!v1;//调用前置!运算cout<<"v1=";v1.show();cout<<"v2=";v2.show();111113.5赋值运算符重载类在建立后，会有默认的赋值运算函数，也就是进行同类对象之间的赋值，但这种赋值只是对应数据成员之间的浅拷贝，对于涉及到指针指向的更多被分配的内存(使用new运算符分配的堆区内存)，并不能自动进行动态分配内存后拷贝，这个问题和默认的拷贝构造函数类似。赋值运算符=可以被重载，可以拓展对象被赋值的范围，或者修改默认赋值运算中的浅拷贝带来的问题，比如内存重复释放(见10.5)。12例13.6

赋值运算符重载示例。classmyString{private:intlen;char*pstr;voidcopyString(constchar*srcString){pstr=newchar[len];char*mypc=pstr;for(inti=0;srcString[i]!='\0';i++,mypc++){*mypc=srcString[i];}*mypc='\0';}public:myString(){len=0;pstr=NULL;}voidshowString(){cout<<pstr<<endl;}voidoperator=(constchar*srcString){cout<<"overloadedfunction(1)"<<endl;len=0;for(inti=0;srcString[i]!='\0';i++,len++);copyString(srcString);}voidoperator=(constmyString&obj){cout<<"overloadedfunction(2)"<<endl;len=obj.len;copyString(obj.pstr);}~myString(){delete[]pstr;}};intmain(){myStringobj1,obj2;obj1="IloveC++";//调用重载函数(1)obj1.showString();obj2=obj1;//调用重载函数(2)obj2.showString();return0;}1313.6new与delete运算符重载在C++中动态内存申请使用new运算符，动态内存释放使用delete运算符。在使用new运算符时，系统首先需要分配合适的内存，然后调用类的构造函数。使用delete运算符时，系统首先调用类的析构函数，然后释放对象所占用的内存。14【例13.7】new和delete运算符重载。//全局new函数重载void*operatornew(size_tlen){

cout<<"globalnew"<<endl;

void*ptr=malloc(len);

returnptr;}//全局delete函数重载voidoperatordelete(void*ptr){

cout<<"globaldelete"<<endl;

if(ptr!=NULL){

free(ptr);

}}classmyString{public:

intlen;

myString(intl)

{

len=l;}//类内new函数重载void*operatornew(size_tl){cout<<"classnew"<<endl;

void*ptr=malloc(l);

returnptr;

}

//类内delete函数重载

voidoperatordelete(void*ptr)

{

cout<<"classdelete"<<endl;

if(ptr!=NULL){

free(ptr);

}}

voidshow()

{

cout<<"myStringlen:"<<len<<endl;}

~myString(){

cout<<"Destruction"<<endl;

}};intmain(){

//调用全局new和delete函数

int*pi=newint(100);

cout<<"int:"<<*pi<<endl;

deletepi;

//调用类内new和delete函数

myString*pobj=newmyString(200);

pobj->show();

deletepobj;1513.7特殊运算符重载C++中还存在一些可以进行运算符重载的特殊运算符，比如()，->，逗号，[]等。16

13.7.1()函数调用运算符函数调用运算符()可以被重载成可以调用多种参数的函数调用。这种形式可以把对象当作函数的形式来使用，有时也称为函数对象或仿函数。例13.8()函数调用重载示例。17classScreen{private:intx;inty;public:Screen(intx,inty){this->x=x;this->y=y;}//无参的()重载函数voidoperator()(){cout<<"x="<<x<<",y="<<y<<endl;}//有参的()重载函数voidoperator()(intz){cout<<"x="<<x+z/2<<",y="<<y+z/2<<endl;}};intmain(){Screenobj(1080,900);obj();//调用无参的()重载函数obj(1000);//调用有参的()重载函数return0;}1813.7.2->成员访问运算符成员访问运算符->可以作为类的成员函数被重载，重载后，类在形式上具有了指针的功能，该函数内部需要返回一个指针。例13.9

->成员访问运算符重载示例。19structPixel{intx;inty;};classScreen{private:Pixel*origin;public:Screen(intx,inty){origin=newPixel;origin->x=x;origin->y=y;}//->运算符重载Pixel*operator->(){returnorigin;}

~Screen(){deleteorigin;cout<<"Destruction"<<endl;}};intmain(){Screenobj(1000,2000);cout<<"x="<<obj->x<<",y="<<obj->y<<endl;return0;}2013.7.3[]下标访问运算符下标访问运算符[]的重载可以访问类内数组中的元素，使用该运算符重载可以克服C++中一般数组下标访问可能会越界的问题，通过对该运算符的重载，可以为自定义的数据提供安全的数组访问。例13.10

下标访问运算符重载示例。C++程序设计及项目实践2121classmyString{private:intlen;char*pstr;public:myString(constchar*str){for(len=0;str[len]!='\0';len++);pstr=newchar[len];for(inti=0;i<len;i++){pstr[i]=str[i];}pstr[len]='\0';}//下标访问运算符[]的重载charoperator[](intindex){if(index>len||index<0){returnpstr[0];}returnpstr[index];}voidshow(){cout<<pstr<<endl;}

~myString(){

if(len)

{

delete[]pstr;}

}};intmain(){

myStringobj("IloveC++");

obj.show();

cout<<obj[100]<<'\t'<<obj[3]<<'\t'<<obj[100]<<endl;

return0;}C++程序设计及项目实践222213.8类型转换运算符用户自定义类的有时需要向其他类型转换，或者将其他类型转换为用户自定义的类，这就需要使用两种方法，一种是其他类型向当前类转换的转换构造函数，另一种是当前类向其他类型转换的类型转换运算符重载。C++程序设计及项目实践2313.8.1转换构造函数：其他类型向类转换通过转换构造函数，可以将基础数据类型或其他类类型转换为当前类类型，从而实现其他类型向当前类的转换，这种功能的实现依赖于只有一个参数的构造函数。

例13.11

转换构造函数示例。C++程序设计及项目实践24classVector{private:

intx;

inty;public:

Vector(){

x=y=-1;

}

//显式转换

explicitVector(inti)

{

x=i;

y=0;

}

//隐式转换

Vector(charc)

{

x=y=c;

}

voidshow()

{

cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;

}};intmain(){

Vectorv;

v.show();

v=static_cast<Vector>(3);//必须显式转换

v.show();

v='z';//支持隐式转换

v.show();

return0;}C++程序设计及项目实践2513.8.2类型转换运算符:类向其他类型转换类型转换函数可以将当前类转换为其他类类型，一般是转换为基础数据类型，此时可以定义一个类型重载函数，语法形式如下： operator类型名()const { 转换功能; return类型值; } 该函数无需返回值类型定义，直接返回对应类型的值即可。例13.12

类型转换运算符重载示例。C++程序设计及项目实践26classVector{private:intx;inty;public:Vector(){x=y=-1;}//将当前类类型转换为int类型operatorint()const{returnx;}};intmain(){Vectorv;inti=3+v;cout<<i<<endl;return0;}C++程序设计及项目实践2713.9输入输出运算符重载>>运算符的重载形式为： istream&operator>>(istream&is,类名&对象名) { 实现输入功能; returnis; } <<运算符的重载形式为： ostream&operator<<(ostream&os,类名&对象名) { 实现输出功能; returnos; }

例13.13

输入输入运算符重载示例。C++程序设计及项目实践28classmyString{private:intlen;char*pstr;public:myString(){len=0;pstr=NULL;