PKU C++程序设计实习 学习笔记4 运算符重载
第四章 运算符重载
4.1 运算符重载的基本概念
1. 运算符
2. 自定义数据类型与运算符重载
C++提供了数据抽象的手段:用户自己定义数据类型 -- 类
? 调用类的成员函数—>操作它的对象
类的成员函数—>操作对象时,很不方便
? 在数学上,两个复数可以直接进行+/-等运算 Vs. 在C++中,直接将+或-用于复数是不允许的
3. 运算符重载
- 对抽象数据类型也能够直接使用C++提供的运算符
? 程序更简洁
? 代码更容易理解 - 运算符重载
? 对已有的运算符赋予多重的含义
? 使同一运算符作用于不同类型的数据时—>不同类型的行为 - 目的
? 扩展C++中提供的运算符的适用范围,以用于类所表示的抽象数据类型 - 同一个运算符,对不同类型的操作数,所发生的行为不同
? (5,10i) + (4,8i) = (9,18i)
? 5 + 4 = 9 - 运算符重载的实质是函数重载
返回值类型 operator 运算符(形参表)
{
……
}
- 在程序编译时:
? 把含 运算符的表达式 —> 对 运算符函数 的调用
? 把 运算符的操作数 —> 运算符函数的 参数
? 运算符被多次重载时, 根据 实参的类型 决定调用哪个运算符函数
? 运算符可以被重载成普通函数
? 也可以被重载成类的成员函数
4. 运算符重载为普通函数
class Complex { public: Complex( double r = 0.0, double i= 0.0 ){ real = r; imaginary = i; } double real; // real part double imaginary; // imaginary part }; Complex operator+ (const Complex & a, const Complex & b) { return Complex( a.real+b.real, a.imaginary+b.imaginary); } // “类名(参数表)” 就代表一个对象 Complex a(1,2), b(2,3), c; c = a + b;// 相当于什么? operator+(a,b)重载为普通函数时,参数个数为运算符目数
5. 运算符重载为成员函数
class Complex { public: Complex( double r= 0.0, double m = 0.0 ):real(r), imaginary(m) { } // constructor Complex operator+ ( const Complex & ); // addition Complex operator- ( const Complex & ); // subtraction private: double real; // real part double imaginary; // imaginary part }; // Overloaded addition operator Complex Complex::operator+(const Complex & operand2) { return Complex( real + operand2.real,imaginary + operand2.imaginary ); } // Overloaded subtraction operator Complex Complex::operator- (const Complex & operand2){ return Complex( real - operand2.real,imaginary - operand2.imaginary ); } int main(){ Complex x, y(4.3, 8.2), z(3.3, 1.1); x = y + z;// 相当于什么? y.operator+(z) x = y - z;// 相当于什么? y.operator-(z) return 0; }重载为成员函数时,参数个数为运算符目数减一
4.2 赋值运算符的重载
1. 赋值运算符 ‘=’ 重载
? 把一个 int类型变量 赋值给一个 Complex对象
? 把一个 char * 类型的字符串 赋值给一个 字符串对象
需要 重载赋值运算符 ‘=’
赋值运算符 “=” 只能重载为 成员函数编写一个长度可变的字符串类String
? 包含一个char * 类型的成员变量
—> 指向动态分配的存储空间
? 该存储空间用于存放 ‘\0’ 结尾的字符串
class String { private: char * str; public: String () : str(NULL) { } //构造函数, 初始化str为NULL const char * c_str() { return str; } //返回值为const类型,保证str不会被修改。比如char* p=str.c_str();则编译器会报错,类型不匹配。 char * operator = (const char * s); ~String( );//需要考虑String对象是否指向了动态分配的存储空间 }; //重载‘=’使得obj = “hello”能够成立 char * String::operator = (const char * s){ if(str) delete [] str; if(s) { //s不为NULL才会执行拷贝 str = new char[strlen(s)+1]; strcpy(str, s); } else str = NULL; return str; } String::~String( ) { if(str) delete [] str; }; int main(){ String s; s = “Good Luck,” ; cout << s.c_str() << endl; // String s2 = “hello!”; //这条语句要是不注释掉就会出错 s = "Shenzhou 8!"; cout << s.c_str() << endl; return 0; }
2. 重载赋值运算符的意义 – 浅复制和深复制
S1 = S2;
- 浅复制/浅拷贝
执行逐个字节的复制工作
S1和S2指向了同一块动态分配内存区域,那么当S1和S2同时消亡的时候,这一块内存空间就会被先后释放两次。这样就会导致严重的内存错误,甚至可能引发程序意外的中止。
- 深复制/深拷贝
将一个对象中指针变量指向的内容 —> 复制到另一个对象中指针成员对象指向的地方
在 class MyString 里添加成员函数:
String & operator = (const String & s) { if(str) delete [] str; str = new char[strlen(s.str)+1]; strcpy(str, s.str); return * this; }
3. 思考
考虑下面语句,是否会有问题?
MyString s; s = “Hello”; s = s;
正确写法:
String & String::operator = (const String & s){ if(str == s.str) return * this;//增加此行 if(str) delete [] str; if(s.str) { //s.str不为NULL才会执行拷贝 str = new char[strlen(s.str)+1]; strcpy( str,s.str); } else str = NULL; return * this; }
4. 对 operator = 返回值类型的讨论
- void 好不好?
考虑: a = b = c;
//等价于a.operator=(b.operator=(c)); - String 好不好?为什么是 String &
运算符重载时, 好的风格 -- 尽量保留运算符原本的特性
考虑: (a=b)=c; //会修改a的值
分别等价于:(a.operator=(b)).operator=(c);
5. 上面的String类是否就没有问题了?
为 String类编写 复制构造函数 时,会面临和 ‘=’ 同样的问题,用同样的方法处理
String::String(String & s) { if(s.str) { str = new char[strlen(s.str)+1]; strcpy(str, s.str); } else str = NULL; }
4.3 运算符重载为友元函数
1. 运算符重载为友元
- 通常,将运算符重载为类的成员函数
- 重载为友元函数的情况:
? 成员函数不能满足使用要求
? 普通函数,又不能访问类的私有成员
class Complex{ double real, imag; public: Complex(double r, double i):real(r), imag(i){ }; Complex operator+(double r); }; Complex Complex::operator+(double r){ //能解释 c+5 return Complex(real + r, imag); }经过上述重载后:
Complex c ;
c = c + 5; //有定义,相当于 c = c.operator +(5);
但是:
c = 5 + c; //编译出错
为了使得上述表达式能成立, 需要将+重载为普通函数
Complex operator+ (double r, const Complex & c) { //能解释 5+c return Complex( c.real + r, c.imag); }普通函数不能访问私有成员 —> 将运算符+重载为友元函数
class Complex { double real, imag; public: Complex( double r, double i):real(r),imag(i){ }; Complex operator+( double r ); friend Complex operator + (double r, const Complex & c); };
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