C++编程语言中重载运算符（operator）介绍「建议收藏」

全栈程序员站长

发布于 2022-09-05 19:31:15

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发布于 2022-09-05 19:31:15

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

本文主要介绍在 C++ 编程语言中使用关键字 operator 重载运算符（也称“重载操作符”）的相关知识，同时通过示例代码介绍使用关键字 operator 重载运算符的具体方法。

1 概述

1.1 What

operator 是 C++ 的一个关键字，它和运算符（如 =）一起使用，表示一个运算符重载函数，在理解时可将 operator 和待重载的运算符整体（如 operator=）视为一个函数名。

使用 operator 重载运算符，是 C++ 扩展运算符功能的方法。使用 operator 扩展运算符功能的原因如下：

使重载后的运算符的使用方法与重载前一致；
扩展运算符的功能只能通过函数的方式实现。（实际上，C++ 中各种“功能”都是通过函数实现的）

1.2 Why

C++ 提供的运算符，通常只支持对于基本数据类型和标准库中提供的类进行操作，而对于用户自己定义的类，如果想要通过这些运算符实现一些基本操作（如比较大小、判断是否相等），就需要用户自己来定义这个运算符的具体实现了。

例如，我们设计了一个名为“person”的类，现在要判断 person 类的两个对象 p1 和 p2 是否一样相等，比较规则是比较对象的年龄（person 类的数据成员“age”）大小。那么，在设计 person 类的时候，就可以通过针对运算符“==”进行重载，来使运算符“==”具有比较对象 p1 和 p2 的能力（实际上比较的内容是 person 类中的数据成员“age”）。

上面描述的对运算符“==”进行重载，之所以叫“重载”，是由于编译器在实现运算符“==”功能的时候，已经针对这个运算符提供了对于一些基本数据类型的操作支持，只不过现在该运算符所操作的内容变成了我们自定义的数据类型（如 class），而在默认情况下，该运算符是不能对我们自定义的数据类型进行操作的。因此，就需要我们通过对该运算符进行重载，给出该运算符操作我们自定义的数据类型的方法，从而达到使用该运算符对我们自定义的数据类型进行运算的目的。

1.3 How

实现运算符重载的方式通常有以下两种：

运算符重载实现为类的成员函数；
运算符重载实现为非类的成员函数（即全局函数）。

1.3.1 运算符重载实现为类的成员函数

在类体中声明（定义）需要重载的运算符，声明方式跟普通的成员函数一样，只不过运算符重载函数的名字是“operator紧跟一个 C++ 预定义的操作符”，示例用法如下（person 是我们定义的类）：

    bool operator==(const person& ps)
    {
        if (this->age == ps.age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

示例代码内容如下：

#include <iostream>

using namespace std;

class person
{
private:
    int age;
public:
    person(int nAge)
    {
        this->age = nAge;
    }

    bool operator==(const person& ps)
    {
        if (this->age == ps.age)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }
};

int main()
{
    person p1(10);
    person p2(10);
    
    if (p1 == p2)
    {
        cout << "p1 is equal with p2." << endl;

    }
    else
    {
        cout << "p1 is not equal with p2." << endl;
    }
    
    return 0;
}

编译并运行上述代码，结果如下：

通过上述结果能够知道：因为运算符重载函数“operator==”是 person 类的一个成员函数，所以对象 p1、p2 都可以调用该函数。其中的 if (p1 == p2) 语句，相当于对象 p1 调用函数“operator==”，把对象 p2 作为一个参数传递给该函数，从而实现了两个对象的比较。

1.3.2 运算符重载实现为非类的成员函数（即全局函数）

对于全局重载运算符，代表左操作数的参数必须被显式指定。

示例代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

class person
{
public:
    int age;
};

// 左操作数的类型必须被显式指定
// 此处指定的类型为person类
bool operator==(person const& p1 ,person const& p2)
{
    if (p1.age == p2.age)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

int main()
{
    person p1;
    person p2;
    p1.age = 18;
    p2.age = 18;

    if (p1 == p2)
    {
        cout << "p1 is equal with p2." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1 is NOT equal with p2." << endl;
    }

    return 0;
}

编译并运行上述代码，结果如下：

1.3.4 运算符重载的方式选择

可以根据以下因素，确定把一个运算符重载为类的成员函数还是全局函数：

如果一个重载运算符是类的成员函数，那么只有当与它一起使用的左操作数是该类的对象时，该运算符才会被调用；而如果该运算符的左操作数确定为其他的类型，则运算符必须被重载为全局函数；
C++ 要求’=’、'[]’、'()’、’->’运算符必须被定义为类的成员函数，把这些运算符通过全局函数进行重载时会出现编译错误；
如果有一个操作数是类类型（如 string 类），那么对于对称操作符（比如操作符“==”），最好通过全局函数的方式进行重载。