C++重载与多态
运算符重载
定义：运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义，使同一个运算符作用于不同类型的数据时导致不同的行为。运算符重载的实质就是函数的重载。
优点：可以改变现有运算符的操作方式，以用于类类型，使得程序看起来更加直观。
·运算符重载的规则
（1）c++中的运算符除了少数几个之外，全部可以重载，而且只能重载c++中已经有的运算符。
（2）重载之后运算符的优先级和结合性都不会变。
（3）运算符重载是针对新类型数据的实际需要，对原有的运算符进行适当改造。一般来讲，重载功能应当与原有功能相类似，不能改变原运算符的操作对象个数，同时至少要有一个操作对象是自定义类型。
注意：有些操作符是不能重载的，它们是类属关系运算符“.”、成员指针运算符“.*”、作用域分辨符“::”和三目运算符"?:"。
运算符重载分类：1.重载为类的非静态成员函数。2.重载为非成员函数
语法形式：
返回类型 operator 运算符(形参表)
{
函数体；
}
提示：当以非成员函数形式重载运算符时，有时需要访问运算符参数所涉及类的私有成员，这时可以把该函数声明为类的友元函数。
当运算符重载为类的成员函数时，函数的参数个数比原来的操作数个数要少一个（后置“++”“--”除外）
当重载为非成员函数时，参数个数与原操作数个数相同
·运算符重载为成员函数
对于双目运算符B，如果要重载为类的成员函数，使之能够实现表达式oprd1 B oprd2,其中oprd1为A类的对象，则应当把B重载为A类的成员函数，该函数只有一个形参，形参类型是oprd1.operator B(oprd2)。
*对于后置运算符如“++”、“--”，如果要将它们重载为类的成员函数，用来实现表达式oprd++或oprd--，其中oprd为A类的对象，那么运算符就应当重载为A类的成员函数，这时函数要带有一个整型（int）形参。这里的int类型参数在运算中不起任何作用，只是用于区别后置++--与前置++--。
例1：复数类加减法运算重载
#include<iostream>
using namespace std;
class Complex //复数类定义
{
public: //外部接口
Complex(double r=0.0,double i=0.0):real(r),imag(i){} //构造函数
Complex operator+(const Complex &c2)const; //运算符+重载成员函数
Complex operator-(const Complex &c2)const; //运算符-重载成员函数
void display() const; //输出复数
private: //私有数据成员
double real; //复数实部
double imag; //复数虚部
};
Complex Complex::operator+(const Complex &c2)const //重载运算符函数实现
{
return Complex(real + c2.real, imag + c2.imag); //创建一个临时无名对象作为返回值
}
Complex Complex::operator-(const Complex &c2)const
{
return Complex(real - c2.real, imag - c2.imag);
}
void Complex::display()const
{
cout << "(" << real << "," << imag << ")" << endl;
}
int main()
{
Complex c1(5, 4), c2(2, 10), c3;
cout << "c1="; c1.display();
cout << "c2="; c2.display();
c3 = c1 - c2;
cout << "c3=c1-c2=";
c3.display();
c3 = c1 + c2;
cout << "c3=c1+c2=";
c3.display();
system("pause");
return 0;
}
运算结果：
本例重载的“+”，“-”函数中，都是创建一个临时的无名对象作为返回值，它的含义是：调用Complex构造函数创建一个临时对象并返回它。也可以如下进行返回：
Complex Complex::operator+(const Complex &c2)const
{
Complex c(real+c2.real,imag+c2.imag);
return c;
}
例2：前置++与后置++
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(double r = 0.0, double i = 0.0) //:real(r), imag(i) { }
{
real = r;
imag = i;
}
Point& operator++();
Point operator++(int);
void display() const;
private:
double real;
double imag;
};
void Point::display() const
{
cout << real << ' ' << imag << endl;
}
Point & Point::operator++()
{
real++;
imag++;
return *this;
}
Point Point::operator++(int)
{
Point old = *this;
++(*this);
return old;
}
int main()
{
Point point(1, 2);
(point++).display();
(++point).display();
system("pause");
return 0;
}
运行结果如图：
那么将操作符重载函数同时进行引用会怎么样呢
将
Point& operator++(); Point operator++(int);
改为
Point& operator++(); Point& operator++(int);
代码运行截图
但是运行出错，那是因为后置++加了引用符号之后会导致old释放后无法接收，需要另外定义一个对象接收old值来进行输出。
完整代码如下
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(double r = 0.0, double i = 0.0) //:real(r), imag(i) { }
{
real = r;
imag = i;
}
Point& operator++();
Point& operator++(int);
void display() const;
private:
double real;
double imag;
};
void Point::display() const
{
cout << real << ' ' << imag << endl;
}
Point & Point::operator++()
{
real++;
imag++;
return *this;
}
Point & Point::operator++(int)
{
Point old = *this;
++(*this);
return old;
}
int main()
{
Point point(1, 2),b;
(++point).display();
b = point++;
b.display();
system("pause");
return 0;
}
运行结果如图：
后置++加了引用符号之后会导致old释放后无法接收，需要另外定义一个对象接收old值来进行输出。
总之：前自增函数加&是方便连续自增，用于返值返回的是引用而不是赋值，可以减少内存，类似于函数传值和传地址。也就是说，该函数返值会通过地址传送的方式给到函数调用者要求的返回值，这样可以节省对象赋值造成的内存浪费，通常用于返值是大型对象（而不是简单变量类型）的时候。
·运算符重载为非成员函数
例：重载+-<<
#include<iostream>
using namespace std;
class Complex
{
public:
Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) :real(r), imag(i){}
friend Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2);
friend Complex operator-(const Complex &c1, const Complex &c2);
friend ostream & operator<<(ostream &out, const Complex &c);
private:
double real;
double imag;
};
Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2)
{
return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);
}
Complex operator-(const Complex &c1, const Complex &c2)
{
return (c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);
}
ostream & operator<<(ostream &out, const Complex &c)
{
out << "(" << c.real << "," << c.imag << ")";
return out;
}
int main()
{
Complex c1(5,4),c2(2,10),c3;
cout << "c1=" << c1 << endl;
cout << "c2=" << c2 << endl;
c3 = c1 - c2;
cout << "c3=c1-c2=" << c3 << endl;
c3 = c1 + c2;
cout << "c3=c1+c2=" << c3 << endl;
system("pause");
return 0;
}
运行截图
分析：将运算符重载为类的非成员函数，就必须把操作数全部通过形参的方式传递给运算符重载函数。
