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1、第第8章章 运算符的重载运算符的重载 本章要点：掌握运算符重载的目的和特点 掌握运算符重载的两种定义形式 掌握几种常用的运算符重载方法 掌握自定义类型的转换8.1 循序渐进学理论循序渐进学理论 8.1.1 运算符的重载运算符的重载 C+语言引入了运算符重载机制，程序员可以按照需要重新定义大部分的运算符，如“+”、“-”、“*”、“=”、“！”等，替换类中的成员函数，完成特定的功能。例如，针对复数类complex，重载加、减、乘、除运算符，分别代替加法成员函数Add()，减法成员函数Sub()、乘法成员函数Mul()和除法成员函数Div()。运算符重载只能适用于类类型和枚举类型，而不能重载基于内
2、嵌类型的运算符，更不能定义一种不存在的运算符。运算符重载也不能改变现有运算符的优先级、结合性、语法结构和操作数的个数。运算符重载从本质上说，也是一种函数的重载。8.1.2 运算符重载的定义运算符重载的定义1.成员函数形式 运算符重载的声明形式有两种：一是成员函数形式，二是友元函数形式。在成员函数形式中，运算符重载函数等同于一个类成员函数，在类体中被声明，格式如下：operator ()其中，operator是关键字，表明该成员函数是一个运算符重载函数。引用该运算符重载函数的类对象为第一操作数，参数表中的参数是第二操作数，因此对于单目运算符来说，参数表应该为空；对于双目运算符来说，参数表中只有一
3、个参数第二操作数。例如，在类String的定义中，有下列运算符重载函数：class String public:String&operator+(const String&);/重载加法运算符 bool operator=(const String&)const;/重载等于运算符 bool operator=(const char*)const;char&operator (int)const;/重载下标运算符 /;上述代码定义了三个运算符重载函数集。其中，等于运算符“=”不仅支持两个String类对象的比较，还支持String类对象和字符数组形式的字符串相比较。2.友元函数形式 定义一个友元
4、函数形式的运算符重载函数，必须完成两个动作：一是在全局域中定义一个运算符重载函数，格式如下：operator ()二是必须在类体中为它加上友元声明，格式如下：friend operator ();在友元函数形式的参数表中，第一个参数是第一操作数，第二个参数是第二操作数。因此，如果是单目运算符，则参数表中只有一个参数。例如，将上述类String中的等于运算符重载函数改写为友元函数形式：bool operator=(const String&,const String&);class String friend bool operator=(const String&,const String&)
5、;/3.如何选择运算符重载的形式 以上两种形式的运算符重载函数都是等效的，一般来说，当单目运算，或者双目运算中的第一个操作数是类对象时，选择成员函数形式；如果双目运算中的第一个操作数可能是其他类型时，选择友元函数形式。需要注意的是，赋值运算符“=”、下标运算符“”、调用运算符“()”和类成员箭头访问运算符“-”的重载，必须采用成员函数形式。8.1.3 赋值运算符的重载赋值运算符的重载 一般来说，应用在类对象上的运算符都必须经过重载，但是赋值运算符例外，系统会为类对象提供一个默认的赋值操作，完成类对象间的按成员赋值。如果默认的赋值操作不能满足要求，也可以重载赋值运算符，赋予它额外的功能。下面给出
6、【例8-1】的部分代码，示例如何定义定义了一个赋值运算符的重载函数。class Student public:Student(string i,int j):name(i),age(j)void Print()cout name ,age endl;Student&operator=(const Student&);/赋值运算符重载函数 private:int age;string name;Student&Student:operator=(const Student&a)if(this!=&a)/防止一个类对象向自己赋值 name=a.name;age=a.age;else cout 抱歉
7、，不允许自身复制！length-1|n0)cout报歉，数组下标越界！;return ch;else return strn;/返回下标指定的字符void disp()coutstrendl;8.1.5 算术运算符的重载算术运算符的重载 算术运算符是双目运算符。通常，双目运算符的重载都会采用友元函数形式，通过两个参数引入第一和第二操作数。如果第一操作数必须是该类的类对象时，也可以采用成员函数形式，这时候的第一操作数由this指针给出。下面给出【例8-3】的部分代码，示例如何重载算术运算符。class Student public:Student(string i,int j):name(i),
8、age(j)/友元函数 friend int operator-(const Student&,const Student&);string getName()return name;int getAge()return age;private:int age;string name;/减法运算符重载int operator-(const Student&a,const Student&b)return(a.age-b.age);8.1.6 递增递减运算符的重载递增递减运算符的重载 递增（+）和递减（-）运算符的重载相对来说会复杂一些，它们有前缀和后缀两种情况，所以在被重载的时候，会有两种声明
9、方式，格式如下：operator+();/前缀运算 operator+(int);/后缀运算 递增（+）和递减（-）运算符也可以声明为友元函数形式，它们在类体中的友元声明格式如下：friend operator+();/前缀运算 friend operator+(,int);/后缀运算 下面给出【例8-4】的部分代码，示例如何重载递增递减运算符。class A public:A()number=0;A(int i)number=i;int operator+()/递增运算符的前缀重载 return+number;/内嵌的递增运算符int operator+(int)/递增运算符的后缀重载 re
10、turn number+;/内嵌的递增运算符void Print()cout number=number endl;private:int number;1.为什么要提供自定义的类型转换？C+语言也支持用户自定义的类型转换，使得类对象的使用方式更加接近于内嵌类型，并且使程序看上去更加简单。例如，有一个类A，它重载了加法运算符，能够在类A的对象与对象之间，类A的对象与int型整数之间完成加法运算。例如：A a,b;/定义两个类A的对象a和b a+b;/两个操作数均为类对象 a+238;/类对象为第一操作数，int型整数为第二操作数 238+a;/int型整数为第一操作数，类对象为第二操作数，首先
11、，定义一个转换函数，将类A对象转换为int型，这样只需要为每一种运算符提供int型的重载函数就可以了，而不必考虑类A对象和int型变量在各种运算符中的排列组合情况。8.1.7 自定义类型转换自定义类型转换2.类型转换函数的定义 转换函数必须是成员函数，并且不能指定返回类型和参数表，它能够将类类型转换成某种指定的数据类型，其定义格式如下：operator()其中，数据类型可以是内嵌类型、类类型或者是typedef名，但不允许是数组或函数。例如，将类类型转换成整型的转换函数的声明如下：type char CHAR;operator int();/正确！operator CHAR();/正确！3.单
12、参数的构造函数作为转换函数 只有一个参数的构造函数也是一种隐式的类型转换函数，例如有下列代码：class A public:A(int i)/只有一个参数的构造函数 /;void fun(A x)/函数形参的类型为类A /int i;/定义一个int型变量 fun(i);/函数fun()中参数的类型应该是类A，语句中的实参却是int型变量i，它会导致编译错误吗？幸运的是，语句为类A定义了一个只有一个参数的构造函数，于是系统会自动调用该构造函数将变量i转换为类A的类对象。8.2 典型实例练能力典型实例练能力 8.2.1 典型实例一：典型实例一：自定自定义义矩矩阵阵的运算的运算 【实例题目】编写一个程序，实现矩阵的加法、减法和乘法运算。8.3 上机练习重应用上机练习重应用 8.3.1 上机练习一：复数的运算（二）上机练习一：复数的运算（二）【练习题目】改写6.3.1节的上机练习一，通过运算符的重载，实现复数的加法、减法、乘法，以及复数特定格式的输出。