1、第 四 章 運算符重載,4.1 重載運算符 4.2 自由存儲 4.3 類型轉換,4.1.1 概述 4.1.2 一元和二元運算符 4.1.3 用成員函數(shù)重載運算符 4.1.4 用友員函數(shù)重載運算符,4.1.5 重載 + + 和 - - 4.1.6 重載賦值運算符 4.1.7 重載 ( ) 和 ,4.1 重載運算符,4.1.1 概述,1. 運算符重載的需要,運算符重載使得用戶自定義的數(shù)據(jù)以一種更簡潔的方式工作,例如： int x , y y = x + y ;,matrix m1 , m2 ;/ 矩陣類對象 m2 = Madd ( m1 , m2 ) ; / 調(diào)用函數(shù)計算兩個矩陣的和,comple

2、x c1 , c2 ; / 復數(shù)類對象 c1 = Cadd (c1 , c2 ) ;/ 調(diào)用函數(shù)計算兩個復數(shù)的和,能表示為 c1 = c1 + c2 ; ?,能表示為 m1 = m1 + m2 ; ?,4.1.1 概述,2. C+ 中可以被重載的運算符,+-*/% public: counter ( ) value = 0; ; void operator + + ( ) ; void operator - - ( ) ; unsigned int operator ( ) ( ) ; ; void counter : operator + + ( ) if ( value 0 ) value

3、 - - ; unsigned int counter : operator ( ) ( ) return value ; ,main ( ) counter my_counter ; for ( int i = 0 ; i 12 ; i + + ) my_counter + + ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; my_counter - - ; my_counter - - ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; ,/ ex1 三個算符的重載(P90-92) #include class counter u

4、nsigned int value ; public: counter ( ) value = 0; ; void operator + + ( ) ; void operator - - ( ) ; unsigned int operator ( ) ( ) ; ; void counter : operator + + ( ) if ( value 0 ) value - - ; unsigned int counter : operator ( ) ( ) return value ; ,main ( ) counter my_counter ; for ( int i = 0 ; i

5、12 ; i + + ) my_counter + + ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; my_counter - - ; my_counter - - ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; ,使用 系統(tǒng)預定義版本,/ ex1 三個算符的重載(P90-92) #include class counter unsigned int value ; public: counter ( ) value = 0; ; void operator + + ( ) ; void operator - - ( ) ; u

6、nsigned int operator ( ) ( ) ; ; void counter : operator + + ( ) if ( value 0 ) value - - ; unsigned int counter : operator ( ) ( ) return value ; ,main ( ) counter my_counter ; for ( int i = 0 ; i 12 ; i + + ) my_counter + + ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; my_counter - - ; my_counter - - ;

7、cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; ,使用 系統(tǒng)預定義版本,/ ex1 三個算符的重載(P90-92) #include class counter unsigned int value ; public: counter ( ) value = 0; ; void operator + + ( ) ; void operator - - ( ) ; unsigned int operator ( ) ( ) ; ; void counter : operator + + ( ) if ( value 0 ) value - - ; unsigned i

8、nt counter : operator ( ) ( ) return value ; ,main ( ) counter my_counter ; for ( int i = 0 ; i 12 ; i + + ) my_counter + + ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; my_counter - - ; my_counter - - ; cout “n my_counter=” my_counter ( ) ; ,使用 系統(tǒng)預定義版本, “=”運算符重載不能被派生類繼承 由于重載可以對定義算符新的含義，要注意程序的可讀性 例如：用運算符“

9、 + ”表示減運算；用“ * ”表示除運算 違反程序閱讀習慣,注意：,4.1.2 一元和二元運算符,運算符重載時，運算符函數(shù)只能定義為兩種方式： 類的成員函數(shù) 友員函數(shù) 這兩種方式非常相似，關鍵區(qū)別在于 成員函數(shù)具有 this 指針 友員函數(shù)沒有 this 指針,1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,可以解釋為： aa . operator ( ) 或 operator ( a

10、a ),1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,可以解釋為： aa . operator ( ) 或 operator ( aa ),一元運算符函數(shù) operator 所需的一個操作數(shù)由對象 aa 通過this 指針隱含地傳遞，因此參數(shù)表為空。這時，運算符函 數(shù)用類的成員函數(shù)表示,1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,可以解釋為： aa . operator ( ) 或 operator ( aa ),一元運算符函數(shù) operator 所需的一個操作數(shù)在參數(shù)表中 由對象顯式地提供，適用于沒有this指

11、針的情況。這時，運算符 函數(shù)用類的友員函數(shù)表示,一元運算符函數(shù) operator 所需的一個操作數(shù)由對象 aa 通過this 指針隱含地傳遞，因此參數(shù)表為空。這時，運算符函 數(shù)用類的成員函數(shù)表示,1. 一元運算符,一元運算符，不論是前綴還是后綴，都需要一個操作數(shù)： aa 及 aa,不管用成員函數(shù)或用友員函數(shù)重載運算符， 對運算符的使用方法都是相同的,2. 二元運算符,同樣，對任意二元運算符： aa bb,可以解釋為： aa . operator ( bb ) 或 operator ( aa , bb ),2. 二元運算符,同樣，對任意二元運算符： aa bb,可以解釋為： aa . opera

12、tor ( bb ) 或 operator ( aa , bb ),二元運算符函數(shù) operator 所需的一個操作數(shù)由對象 aa 通過 this 指針隱含地傳遞。因此它只有一個參數(shù)。這時，運算符 函數(shù)用類的成員函數(shù)表示,2. 二元運算符,同樣，對任意二元運算符： aa bb,可以解釋為： aa . operator ( bb ) 或 operator ( aa , bb ),二元運算符函數(shù) operator 所需的一個操作數(shù)由對象 aa 通過 this 指針隱含地傳遞。因此它只有一個參數(shù)。這時，運算符 函數(shù)用類的成員函數(shù)表示,二元運算符函數(shù) operator 所需的兩個操作數(shù)在參數(shù)表中 由對

13、象 aa 和 bb顯式地提供，適用于沒有this指針的情況。這時， 運算符函數(shù)用類的友員函數(shù)表示,2. 二元運算符,同樣，對任意二元運算符： aa bb,不管用成員函數(shù)或用友員函數(shù)重載運算符， 對運算符的使用方法都是相同的,4.1.3 用成員函數(shù)重載運算符,例：創(chuàng)建一個名為 three_d 的簡單類，three 類含有三維空間 中的一對象坐標。該程序相對于 three_d 類對“ + ”和“ = ” 運算符進行重載。,/ex2(例4-1P94-96) # include class three_d int x , y , z ;/ 3_d coordinates public : three_

14、d operator + ( three_d t ) ;/ 重載“+” three_d operator = ( three_d t ) ; / 重載“=” three_d operator + ( ) ; / 重載“+” void show ( ) ; void assign ( int mx , int my , int mz ) ; ;,three_d three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y + t . y ; temp . z = z + t

15、 . z ; return temp ; three_d three_d : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; return * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n” ; void three_d : assig

16、n ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,three_d three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y + t . y ; temp . z = z + t . z ; return temp ; three_d three_d : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; r

17、eturn * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n” ; void three_d : assign ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,重載二元算符參數(shù)表只明確一個變元 另一個變元用 this 指針隱含傳遞,three_d

18、 three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y + t . y ; temp . z = z + t . z ; return temp ; three_d three_d : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; return * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ;

19、y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n” ; void three_d : assign ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,隱含 this - x,three_d three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y +

20、t . y ; temp . z = z + t . z ; return temp ; three_d three_d : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; return * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n

21、” ; void three_d : assign ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,返回類類型，便于作復雜運算，例如 a + b + c 事實上該函數(shù)可以返回任意正確 C+ 類型,three_d three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y + t . y ; temp . z = z + t . z ; return temp ; three_d three_d

22、 : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; return * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n” ; void three_d : assign ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標

23、 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,賦值運算符修改第一個操作數(shù)（this 所指對象） 返回對象類型，使得連續(xù)賦值合法 a = b = c = d ;,three_d three_d : operator + ( three_d t )/ 重載“+” three_d temp ; temp . x = x + t . x ; temp . y = y + t . y ; temp . z = z + t . z ; return temp ; three_d three_d : operator = ( three_d t )/ 重載“=” x = t . x ; y =

24、t . y ; z = t . z ; return * this ; three_d three_d : operator + + ( )/ 重載一元運算符“+ +” x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; void three_d : show ( )/ 顯示 x, y, z 坐標 cout x “ , ” y “ , ” z “n” ; void three_d : assign ( int mx , int my , int mz )/ 指定坐標 x = mx ; y = my ; z = mz ; ,“+”運算符沒有對象明確傳送給函數(shù) 通過 t

25、his 指針隱含傳送,main ( ) three_d a , b , c ; a . assign ( 1, 2 , 3 ) ; b . assign ( 10 , 10 , 10 ) ; a . show ( ) ; b . show ( ) ; c = a + b ;/ 將 a 和 b 加在一起 c . show ( ) ; c = a + b + c ; / 將 a 、b、c 加在一起 c . show ( ) ; c = b = a ;/ 多重賦值 c . show ( ) ; b . show ( ) ; c + + ;/ 對 c 遞加 c . show ( ) ; ,表達式引起對

26、算符函數(shù)調(diào)用的對象是 a， 算符右邊的對象b作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，可以解釋為 a . operator + ( b) ;,4.1.4 用友員重載運算符,有時候，用成員函數(shù)重載運算符會碰到麻煩。例如： class Complex int Real ;int Imag ; public : Complex ( int a ) Real = a ; Imag = 0 ; Complex ( int a , int b ) Real = a ; Imag = b ; Complex operator + ( Complex ) ; . ; int f ( ) Complex z ( 2 , 3 ) ,

27、k ( 3 , 4 ) ; z = z + 27 ; z = 27 + z ; . ,4.1.4 用友員重載運算符,有時候，用成員函數(shù)重載運算符會碰到麻煩。例如： class Complex int Real ;int Imag ; public : Complex ( int a ) Real = a ; Imag = 0 ; Complex ( int a , int b ) Real = a ; Imag = b ; Complex operator + ( Complex ) ; . ; int f ( ) Complex z ( 2 , 3 ) , k ( 3 , 4 ) ; z =

28、 z + 27 ;/ ok z = 27 + z ; . ,表達式 z + 27 可被解釋為 z . operator + ( 27 ) z 是復數(shù)對象，使用“ + ”的 重載版本； 由于重載算符函數(shù)要求的 右操作數(shù)也為復數(shù)，系統(tǒng)通過 構造函數(shù) Complex ( int a ) 將 整數(shù) 27 轉換為 Complex 類常 量Complex ( 27 ),4.1.4 用友員重載運算符,有時候，用成員函數(shù)重載運算符會碰到麻煩。例如： class Complex int Real ;int Imag ; public : Complex ( int a ) Real = a ; Imag = 0

29、 ; Complex ( int a , int b ) Real = a ; Imag = b ; Complex operator + ( Complex ) ; . ; int f ( ) Complex z ( 2 , 3 ) , k ( 3 , 4 ) ; z = z + 27 ;/ ok z = 27 + z ;/ error . ,表達式 27 + z 可被解釋為 27 . operator + ( z ) 該式子毫無意義。 27不是 Complex 類對象， 不能調(diào)用算符重載函數(shù)與對象 z 相加 ！ 此時，成員函數(shù)重載的算 符“ + ”不支持交換律。,4.1.4 用友員函數(shù)重載

30、運算符,在第一個參數(shù)需要隱式轉換的情形下，使用友員函數(shù)重載算符是正確的選擇。 由于友員函數(shù)沒有隱含 this 指針，用友員函數(shù)重載算符時，所需操作數(shù)都必須在參數(shù)表顯式聲明，所以很容易實現(xiàn)類型的隱式轉換。,4.1.4 用友員重載運算符,把重載運算符函數(shù)改為友員函數(shù)： class Complex int Real ;int Imag ; public : Complex ( int a ) Real = a ; Imag = 0 ; Complex ( int a , int b ) Real = a ; Imag = b ; friend Complex operator + ( Complex

31、 , Complex ) ; . ; int f ( ) Complex z ( 2 , 3 ) , k ( 3 , 4 ) ; z = z + 27 ;/ ok z = 27 + z ;/ ok . ,/ ex3 使用友員函數(shù)重載運算符 #include class complex public : complex ( double r =0 , double i = 0 ) ; void print ( ) const ; friend complex operator + ( const complex ,complex : complex ( double r , double i )

32、 real = r ; imag = i ; complex operator + ( const complex ,main ( ) complex c1 ( 2.5 , 3.7 ) , c2 ( 4.2 , 6.5 ) ; complex c ; c = c1 - c2 ;/ c = operator - ( c1, c2 ) c . print ( ) ; c = c1 + c2 ; / c = operator + ( c1, c2 ) c . print ( ) ; c = - c1 ;/ c = operator - (c1) c . print ( ) ; ,注意 這里使用了對象

33、賦值 但程序沒有定義重載算符“=”函數(shù),用友員函數(shù)重載像“+”這樣的運算符時，有時會碰到問題。 例如，在 ex2 中，類 three_d 用成員函數(shù)重載“+ +”的版本是： three_d three_d : operator + + ( ) x + + ; y + + ; z + + ; return * this ; / ok , 修改了this 指針所指對象,使用友員的問題,用成員函數(shù)重載一元算符時，所需要的唯一變元通過 this 指針傳遞，對 this 所指向的數(shù)據(jù)的任何改變都會影響到激活運算符函數(shù)的對象,1. 但若定義友員函數(shù) friend operator + + ( ) 版本：

34、three_d three_d : operator + + ( three_d opl ) opl . x + + ; opl . y + + ; opl . z + + ; return opl ; ,使用友員的問題,問題 C+ 的函數(shù)是傳值的，對 opl 的所有修改都無法傳到函數(shù)體外，不會影響被調(diào)用的對象,2. 用指向激活對象的指針定義友員函數(shù)： three_d three_d : operator + + ( three_d * opl ) opl - x + + ; opl - y + + ; opl - z + + ; return *opl ; ,使用友員的問題,問題 C+ 不知

35、道如何激活該函數(shù)，下述代碼無法編譯： three_d ob ( 1 , 2 , 3 ) ; / error,二義性 對 ob 的地址進行遞加？ 還是 將對象 ob 遞加？,3. 使用引用參數(shù)： three_d three_d : operator + + ( three_d ,使用友員的問題,下述代碼是正確的： three_d ob ( 1 , 2 , 3 ) ; ob + + ;/ ok,可見，如果一個運算符的操作要修改類的對象的狀態(tài)，要重載為友員函數(shù)時，應該使用引用參數(shù),4.1.4 用友員函數(shù)重載運算符, 若一運算符的操作需要修改類對象狀態(tài)時，則它應該是成員函數(shù)。需要左值操作數(shù)的運算符（如

36、 =，*=，+）應該用成員函數(shù)重載。 定義成友員時要用引用參數(shù)。 如果運算符的操作數(shù)（尤其是第一個操作數(shù)）希望有隱式轉換，則重載算符時必須用友員函數(shù) 不能用友員函數(shù)重載的運算符是 =（）,4.1.5 重載 + + 和 - -,C語言中，運算符 + + 和 - - 有兩種方式： 前綴方式：+ + i ;- - i ;,后綴方式：i + + ;i - - ;,一元 成員函數(shù) 重載：aa . operator + + ( ) ; 友員函數(shù) 重載：operator + + ( X 友員函數(shù) 重載：operator + + ( X ,4.1.5 重載 + + 和 - -,例如：用成員函數(shù)重載 class

37、 X public : operator + + ( ) ;/ 前綴方式 operator + + ( int ) ;/ 后綴方式 void f ( X a ) + + a ;/ a . operator + + ( ) a + + ;/ a . operator + + ( 0 ) a . operator + + ( ) ;/ 顯式調(diào)用，意為 + + a ; a . operator + + ( 0 ) ; / 顯式調(diào)用，意為 a + + ; ,4.1.5 重載 + + 和 - -,例如：用友員函數(shù)重載 class Y public : friend operator + + ( Y ,4

38、.1.5 重載 + + 和 - -, 重載運算符 + +（或 - -）后，可以用兩種方式使用： a + + ;/ 隱式調(diào)用 a . operator + + ( 0 ) ; / 顯式調(diào)用,討論, 有時，它們的使用方式不等價： a + + 3 ;/ error 但 operator + + ( a , 3 ) ; / ok 或 a . operator + + ( 3 ) ;/ ok 合法，等價于a + = 3 ;,/ ex4 #include class Increase public : Increase ( ) value=0; void display( ) const coutvalu

39、en; ; Increase operator + ( ) ; Increase operator + ( int ) ; private: unsigned value ; ; Increase Increase : operator + ( ) value + + ; return *this ; / 前綴 Increase Increase : operator + ( int ) / 后綴 Increase temp; temp.value = value + + ; return temp; void main( ) Increase a , b , n ; for ( int i

40、= 0 ; i 10 ; i + + ) a = n + + ; cout “n=” ; n.display( ) ; cout “a=” ; a.display( ) ; for ( i = 0 ; i 10 ; i + + ) b = + + n ; cout “n=” ; n.display( ) ; cout “b=” ; b.display( ) ; ,成員函數(shù)重載 + +,/ ex5 #include class Increase public : Increase ( ) value = 0 ; void display ( ) const coutvaluen; ; frien

41、d Increase operator + + ( Increase ,友員函數(shù)重載 + +,4.1.6 重載賦值運算符,1.重載格式 X /3_d coordinates public : three_d ,能夠正確使用賦值號語義 賦值表達式左邊的表達式（對象）是左值,/ ex7 class three_d int x , y , z ;/3_d coordinates public : three_d operator + ( ) ; void show ( ) ; void assign ( int mx , int my , int mz ) ; ; x = t . x ; y = t . y ; z = t . z ; return * this ; / 其它成員函數(shù)定義 main ( ) three_d a , b ; a . assign ( 1 , 2 , 3 ) ; b. assign ( 10 , 10 , 10 ) ; a . show ( ) ; b. sho