C++：类和对象：运算符重载

news2025/7/13 10:09:38

前言：

运算符重载概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型。

1：加号运算符重载

对于内置的数据类型， 编译器知道如何运算，可以很直观的得到结果

int a = 10;

int b = 10;

int c = a+b;

但是现在我们有个 Person类，类中有两个成员变量m_A和 m_B，现在我们有两个 Person对象（P1和P2） ，如果我们直接通过加号运算符+ 将两个对象变量相加创建出一个新对象，这样的行为肯定是不行的。那么我们应该想个办法：通过自己写个成员函数，实现两个对象的成员变量相加并返回新对象。

class Person {
public:
	int m_A;
	int m_B;

	Person PersonAndPerson(Person& p) {
		Person temp;
		temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
		temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
		return temp;
	}
};

但是这个方法也有缺点，如果多个人都这样实现函数，那么可能每个人定义的函数名不一样，这样会造成混乱，所以编译器干脆给我们提供一个函数名：oprator+ 

 1.1：成员函数重载+号运算符

class Person {
public:
	Person() {}
	Person(int a, int b) {
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	int m_A;
	int m_B;

	Person operator+(Person& p) {
		Person temp;
		temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
		temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
		return temp;
	}
};

int main() {
	Person P1(10, 10);
	Person P2(20, 20);
	// 本质是：Person p3 = p1.operator+(p2),重载加号运算符
	Person P3 = P1 + P2;
}

 

从运行结果可知：可以直接通过 + 号 完成两个对象的成员变量相加。 

1.2 全局函数重载+号运算符 

我们也可以通过 全局函数 重载+号运算符

运行结果可知：通过 + 符号可以直接完成两个对象的成员相加 

1.3 运算符重载的函数重载

现在我们想让 Person 变量和 int类型变量相加，即将 int类型的变量值加在 Person的两个成员变量上，那么我们可以对运算符重载使用函数重载。

#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
	Person() {}
	Person(int a, int b) {
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	int m_A;
	int m_B;
};

Person operator+(Person& p1,Person& p2) {
	Person temp;
	temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
	temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
	return temp;
}

// 运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int value) {
	Person temp;
	temp.m_A = p2.m_A + value;
	temp.m_B = p2.m_B + value;
	return temp;
}

int main() {
	Person P1(30, 30);
	// 本质是：Person p3 = operator+(p1,p2),重载加号运算符
	Person P3 = P1 + 10;
	cout << "p3 m_A = " << P3.m_A << " ,p3 m_B = " << P3.m_B << endl;
}

运行结果可知：调用的是下面这个重载运算符

Person operator+(const Person& p2, int value) 

需要注意的是

1：对于内置的数据类型表达式的运算符是不可以改变的

2：请勿滥用运算符重载 

2：左移运算符重载 

全局函数来重载左移运算符，大致框架如下：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person {
public:
	Person(int a, int b) {
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
public:
	int m_A;
	int m_B;
};

// 全局函数实现左移重载
// 实现 cout << p
ostream& operator<<(ostream& out,Person& p) {
	out << "m_A :" << p.m_A << "  b:" << p.m_B;
	return out;
}

int main() {
	Person p1(10, 20);
	cout << p1<< endl;
	return 0;
}

运行结果可知：可以正确重载 << 运算符 并输出了 对象 p1的成员变量。 

3：递增运算符重载 

3.1 重载前置

#include<iostream>
using namespace std;
class MyInter {
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInter myint);
public:
	MyInter(){
		m_Num= 0;
	}
	MyInter& operator++() {
		m_Num++; // 先进行++运算
		return *this;
	}
private:
	int m_Num;
};

ostream& operator<<(ostream& cout, MyInter myint) {
	cout << myint.m_Num;
	return cout;
}

int main() {
	MyInter myint;
	cout << myint << "  自增一次：";
	cout << ++ myint << endl;
}

 运行结果可知：MyInter 变量 myint 自增一次得到了正确的值。

3.1 重载后置

#include<iostream>
using namespace std;
class MyInter {
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInter myint);
public:
	MyInter(){
		m_Num= 0;
	}
	MyInter& operator++() {
		m_Num++; // 先进行++运算
		return *this;
	}

	MyInter operator++(int a) {
		// 先记录 当前值
		MyInter temp = *this;
		// 后递增
		m_Num++;
		// 最后将结果返回
		return temp;
	}
private:
	int m_Num;
};

ostream& operator<<(ostream& cout, MyInter myint) {
	cout << myint.m_Num;
	return cout;
}

int main() {
	MyInter myint;
	cout << myint++ << endl;
	cout << myint;
}

 

4：赋值运算符 

C++ 编译器会至少给一个类添加4个函数

1：默认构造函数（无参，函数体为空）

2：默认析构函数（无参，函数体为空）

3：默认拷贝函数，对属性进行值拷贝

4：赋值运算符 operator= , 对属性进行值拷贝

赋值运算符重载时（重载=），要进行 深拷贝，而不是直接将值进行复制。

#include<iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	int* m_Age;
	Person(int age) {
		// 将年龄数据开辟到堆区
		m_Age = new int(age);
	}
	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}

	void operator=(Person& p) {
		if (m_Age != NULL)
		{
			// 先释放掉自己开辟的内存
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		m_Age = new int(*p.m_Age);
	}
};

int main() {
	Person p1(10);
	Person p2(20);
	p2 = p1;
	cout << "p1的年龄为： " << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2的年龄为： " << *p2.m_Age << endl;
	return 0;
}

运行结果可知：是深拷贝。 

这里有个注意点：如果是出现这种连等情况（右边的那个数赋值给左边），那么就需要 对重载函数 进行修改 ，让其返回当前对象 (return *this)

#include<iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	int* m_Age;
	Person(int age) {
		// 将年龄数据开辟到堆区
		m_Age = new int(age);
	}
	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}

	Person& operator=(Person& p) {
		if (m_Age != NULL)
		{
			// 先释放掉自己开辟的内存
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		m_Age = new int(*p.m_Age);
		return *this;
	}
};

int main() {
	Person p1(10);
	Person p2(20);
	Person p3(30);
	p3 = p2 = p1;
	cout << "p1的年龄为： " << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2的年龄为： " << *p2.m_Age << endl;
	cout << "p3的年龄为： " << *p3.m_Age << endl;
	return 0;
}

 

5:  关系运算符重载 

关系运算符包含 == 和 !=  ，如果现在我们想对比两个自定义的数据类型，则需要重载关系运算符。

案例：假如现在我们有个Person类，包含一个 string类型成员变量name 和 int 类型成员变量age，如果两个 Person对象的 name 和age想对就打印相等，否则打印不相等。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person {
public:
	string name;
	int age;
	bool operator==(Person p) {
		if (this->age == p.age && this->name == p.name)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	bool operator!=(Person p) {
		if (this->age != p.age || this->name != p.name)
		{
			return true;
		}
		else
			return false;
	}

	Person(int age, string name) {
		this->age = age;
		this->name = name;
	}
};

int main() {
	Person p1(10, "tom");
	Person p2(20, "tom");
	if (p1 == p2)
	{
		cout << "p1和p2是相等的" << endl;
	}
	if (p1 != p2)
	{
		cout << "p1和p2是不相等的" << endl;
	}
	return 0;
}

运行结果：也是符号我们预期的 

6：函数调用运算符重载 

1：函数调用运算符() 也可以 重载

2：由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数

3：仿函数没有固定写法，比较 灵活

案例：我们现在创建一个 MyPrint类，通过重载函数调用运算符完成字符串打印输出

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class MyPrint {
public:
	void operator()(string str) {
		cout << str << endl;
	}
};

int main() {
	MyPrint myFunc;
	myFunc("hello function operator override");
}

 

 运行结果表明：可以看出类似函数一样完成了字符串的打印输出。

案例：假设现在有一个MyAdd类，通过重载函数调用运算符完成两个整数相加。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class MyAdd {
public:
	int operator()(int a,int b) {
		return a + b;
	}
};

int main() {
	MyAdd myFunc;
	cout << myFunc(10, 20) << endl;
	// 通过匿名对象调用
	cout << MyAdd()(20,30) << endl;
}

 

 匿名函数调用：即先通过 MyAdd()创建一个匿名对象，这个匿名对象在当前指向结束后会被释放，然后为这个匿名对象调用了重载的()运算符函数。

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