C++ | 运算符重载

概念

运算符重载将重载的概念扩展到运算符上，允许赋予cpp运算符多种含义。实际上，很多cpp运算符已经被重载。例如，将*运算符用于地址，将得到存储在这个地址中的值；但将它用于两个数字时，得到的将是它们的乘积。cpp根据操作数的数目和类型来决定采用哪种操作。

要重载运算符，需使用被称为运算符函数的特殊函数形式。运算符函数的形式：

重载+运算符：operator+()
重载*运算符：operator*()

重载 + 运算符案例

现在需要将类Time的两个对象中的私有变量值分别相加，赋值给另一个对象。

class Time
{
private:
  int hours;
  int minutes;
public:
  Time();
  Time(int h, int m=0);
      
  // 不采用+运算符重载
  Time Sum(const Time & t) const;
      
  // +运算符重载
  Time operator+(const Time & t) const;
}

// 不采用运算符重载
Time Time::Sum(const Time & t) const
{
  ...
}

// 采用运算符重载
Time Time::operator+(const Time & t) const
{
  Time sum;
  sum.minutes = minutes + t.minutes;
  sum.hours = hours + t.hours + sum.minutes / 60;
  sum.minutes %= 60;
  return sum;
}

Time planning;
Time coding(2, 40);
Time fixing(5, 55);
Time total;
  
// 不采用运算符重载时
total = coding.Sum(fixing);
  
// 采用运算符重载时
// 1. 可以像调用Sum()那样来调用operator+()方法
total = morefixing.operator+(total);
// 2. 也可以使用运算符表示法
total = coding + fixing;

重载 << 运算符案例

通过重载<<运算符，可以自定义输出对象，如：

Time planning;
cout << planning;

要使Time类知道使用cout，必须使用友元函数。因为下面这样的语句使用了两个对象，其中一个是ostream类对象(cout)：

cout << planning;

如果使用一个Time成员函数来重载<<，Time对象将是第一个操作数，这意味着必须这样使用<<：

planning << cout ;

这样的方式会令人感到迷惑，但通过使用友元函数，可以像下面这样重载运算符：

void operator<<(ostream & os, const Time & t)
{
   os << t.hours << " hours, " << t.minutes << " minutes";
}

可以这样使用下面的语句输出对象相关信息：

cout << planning;

进一步改进 << 重载

上述重新定义的<<重载不能与cout一起使用：

cout << "time is: " << planning << " (Tuerday\n)"; 	// can't do

为了实现上面的效果，需要将operator<<()函数实现为返回一个指向ostream对象的引用：

ostream & operator<<(ostream & os, const Time & t)
{
    os << t.hours << " hours, " << t.minutes << " minutes";
    return os;
}

总结

对于很多运算符来说，可以选择使用成员函数或非成员函数来实现运算符重载。一般来说，非成员函数应是友元函数，这样它才能直接访问类的私有数据。