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一、赋值运算符重载
1.定义和使用
(1)当运算符被用于类类型的对象时,C++允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定:类类型对象使用运算符时,必须转换去调用对应运算符重载,若没有对应的运算符重载,则会编译报错。
(2)运算符重载是具有特殊名字的函数,它的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样,它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
(3)重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象数量⼀样多。比如:⼀元运算符有⼀个参数,二元运算符有两个参数,二元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数,右侧运算对象传给第⼆个参数。
(4)如果⼀个重载运算符函数是成员函数,则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针,因此运算符重载作为成员函数时,参数比运算对象少⼀个。
(5)运算符重载以后,其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。
(6)不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符:比如:operator@。
(7).* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void func()
{
cout << "A::func()" << endl;
}
};
typedef void(A::*PF)(); //成员函数指针类型
int main()
{
// C++规定成员函数要加&才能取到函数指针
PF pf = &A::func;
A obj;//定义ob类对象temp
// 对象调⽤成员函数指针时,使⽤.*运算符
(obj.*pf)();
return 0;
}
(8)重载操作符至少有⼀个类类型参数,不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义。
//编译报错:"operator + "必须有至少一个类类型的形参
int operator(int x, int y)
{
return x - y;
}
(9)⼀个类需要重载哪些运算符,是看哪些运算符重载后有意义。比如Date类重载operator-就有意义,但是重载operator*就没有意义。
(10)重载++运算符时,有前置++和后置++,但运算符重载函数名都是operator++,无法很好的区分。 C++规定:后置++重载时,增加⼀个int形参,跟前置++构成函数重载,方便区分。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//日期相等:年月日都相等
bool operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
//前置++
Date& operator++()
{
cout << "前置++" << endl;
//...
return *this;
}
//后置++
Date operator++(int)
{
Date tmp;
cout << "后置++" << endl;
//...
return tmp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2024, 7, 5);
Date d2(2024, 7, 6);
// 运算符重载函数可以显示调⽤
d1.operator==(d2);
// 编译器会转换成 d1.operator==(d2);
d1 == d2;
// 编译器会转换成 d1.operator++();
++d1;
// 编译器会转换成 d1.operator++(0);
d1++;
return 0;
}
(11) 重载>> 和 << 时,需要重载为全局函数,因为如果重载为成员函数,this指针默认抢占了第⼀个形参位置,第⼀个形参位置是左侧运算对象,调用时就变成了对象 << cout,不符合使用的习惯,降低了可读性。
重载为全局函数把ostream / istream放到第⼀个形参位置就可以了,第⼆个形参位置当类类型对 象。
2.特点
(1)赋值运算符重载是⼀个默认成员函数,用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值,这里要注意和拷贝构造区分,拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。
int main()
{
Date d1(2024, 7, 5);
Date d2(d1);
Date d3(2024, 7, 6);
d1 = d3;
// 需要注意这⾥是拷⻉构造,不是赋值重载
// 赋值重载完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值
// ⽽拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象
Date d4 = d1;
return 0;
}
(2)赋值运算符重载是⼀个运算符重载,规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const 当前类类型引用,否则会传值传参会有拷贝。
(3)有返回值,且建议写成当前类类型引用,引用返回可以提高效率,有返回值的目的是为了支持连续赋值场景。
// 传引⽤返回,减少拷⻉
// d1 = d2;
Date& operator=(const Date& d)
{
// 检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
// d1 = d2表达式的返回对象应该为d1,也就是*this
return *this;
}
(4)没有显式实现时,编译器会自动生成⼀个默认赋值运算符重载,默认赋值运算符重载的行为跟默认拷贝构造函数类似,对内置类型成员变量会完成值拷贝 / 浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝),对自定义类型成员变量会调用它的赋值重载函数。
(5)像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源,编译器自动生成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷贝,所以不需要我们显示实现赋值运算符重载。
像Stack这样的类,虽然也都是内置类型,但是_a数组指向了资源,编译器自动生成的赋值运算符重载完成的值拷贝 / 浅拷贝不符合我们的需求,所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。
像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员,编译器自动生成的赋值运算符重载会调用Stack的赋值运算符重载, 也不需要我们显示实现MyQueue的赋值运算符重载。
(6)还有⼀个小技巧,如果⼀个类显示实现了析构并释放资源,那么它就需要显示写赋值运算符重载,否则就不需要。
二、日期类的实现
(1)Date.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<assert.h>
class Date
{
// 友元函数声明
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1);
void Print() const;
// 直接定义类⾥⾯,它默认是inline
// 频繁调⽤
int GetMonthDay(int year, int month)
{
assert(month > 0 && month < 13);
static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30,
31, 31, 30, 31, 30, 31 };
if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year
% 400 == 0))
{
return 29;
}
else
{
return monthDayArray[month];
}
}
bool CheckDate();
bool operator<(const Date& d) const;
bool operator<=(const Date& d) const;
bool operator>(const Date& d) const;
bool operator>=(const Date& d) const;
bool operator==(const Date& d) const;
bool operator!=(const Date& d) const;
// d1 += 天数
Date& operator+=(int day);
Date operator+(int day) const;
// d1 -= 天数
Date& operator-=(int day);
Date operator-(int day) const;
// d1 - d2
int operator-(const Date& d) const;
// ++d1 -> d1.operator++()
Date& operator++();
// d1++ -> d1.operator++(0)
// 为了区分,构成重载,给后置++,强⾏增加了⼀个int形参
// 这⾥不需要写形参名,因为接收值是多少不重要,也不需要⽤
// 这个参数仅仅是为了跟前置++构成重载区分
Date operator++(int);
Date& operator--();
Date operator--(int);
// 流插⼊
// 不建议,因为Date* this占据了⼀个参数位置,使⽤d<<cout不符合习惯
//void operator<<(ostream& out);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);
(2)Date.cpp
#include"Date.h"
//日期是否合法
bool Date::CheckDate()
{
if (_month < 1 || _month > 12
|| _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
Date::Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
if (!CheckDate())
{
cout << "⽇期⾮法" << endl;
}
}
void Date::Print() const
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
// d1 < d2
bool Date::operator<(const Date& d) const
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year)
{
if (_month < d._month)
{
return true;
}
else if (_month == d._month)
{
return _day < d._day;
}
}
return false;
}
// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& d) const
{
return *this < d || *this == d;
}
bool Date::operator>(const Date& d) const
{
return !(*this <= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d) const
{
return !(*this < d);
}
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
return !(*this == d);
}
// d1 += 50
// d1 += -50
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this -= -day;
}
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
++_month;
if (_month == 13)
{
++_year;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
Date Date::operator+(int day) const
{
Date tmp = *this;
tmp += day;
return tmp;
}
// d1 -= 100
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
--_month;
if (_month == 0)
{
_month = 12;
_year--;
}
// 借上⼀个⽉的天数
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
Date Date::operator-(int day) const
{
Date tmp = *this;
tmp -= day;
return tmp;
}
//++d1
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
return *this;
}
// d1++
Date Date::operator++(int)
{
Date tmp(*this);
*this += 1;
return tmp;
}
Date& Date::operator--()
{
*this -= 1;
return *this;
}
Date Date::operator--(int)
{
Date tmp = *this;
*this -= 1;
return tmp;
}
// d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d) const
{
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;
if (*this < d)
{
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int n = 0;
while (min != max)
{
++min;
++n;
}
return n * flag;
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "年" << d._month << "⽉" << d._day << "⽇" << endl;
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
cout << "请依次输⼊年⽉⽇:>";
in >> d._year >> d._month >> d._day;
if (!d.CheckDate())
{
cout << "⽇期⾮法" << endl;
}
return in;
}
三、取地址运算符重载
1.const成员函数
(1)将const修饰的成员函数称之为const成员函数,const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。
(2)const实际修饰该成员函数隐含的this指针,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。 const 修饰Date类的Print成员函数,Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// void Print(const Date* const this) const
void Print() const
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 这⾥⾮const对象也可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩⼩
Date d1(2024, 7, 5);
d1.Print();
const Date d2(2024, 8, 5);
d2.Print();
return 0;
}
2.取地址运算符重载
取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载,⼀般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了,不需要去显示实现。
除非⼀些很特殊的场景,比如我们不想让别人取到当前类对象的地址,就可以自己实现⼀份,胡乱返回⼀个地址。
class Date
{
public :
Date* operator&()
{
return this;
// return nullptr;
}
const Date* operator&()const
{
return this;
// return nullptr;
}
private :
int _year ; // 年
int _month ; // ⽉
int _day ; // ⽇
};
四、写在最后
下期我们将学习《类和对象(下)》!
敬请期待~