运算符重载为什么要运算符重载那些运算符可以重载, 哪些不可以如何实现运算符重载实现方式 : 成员函数与非成员函数类型转换怎样实现对象与基本数据类型数据的运算 2

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厉芽圈皮
5 years ago
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1 第十一讲运算符重载与类型转换

2 运算符重载为什么要运算符重载那些运算符可以重载, 哪些不可以如何实现运算符重载实现方式 : 成员函数与非成员函数类型转换怎样实现对象与基本数据类型数据的运算 2

3 为什么要运算符重载预定义的运算符只针对基本数据类型, 若要对类的对象进行类似的运算, 需要重新定义运算符的功能运算符重载实质就是函数重载 : 对已有的运算符赋予多重含义, 使得同一个运算符作用于不同类型的数据时导致不同的行为例 : int x=1, y=2, z; z = x + y; // 普通数据类型的加法 Point A(1,2), B(3,4), C; C = A + B; // Point 类对象的加法 String str1( hello ), str2( Math ), str3; str3 = str1 + str2; // String 类对象的加法如何实现? 3

4 运算符重载基本规则只能重载已有的运算符重载不改变运算符的优先级和结合率运算符重载不改变运算符的操作数的数目重载的功能通常与已有的功能类似运算符重载是针对新类型数据 ( 类与对象 ) 的需要, 因此至少有一个操作数是新类型数据不能被重载的四个运算符 :..* ::?: 4

5 如何实现运算符重载定义运算符重载的一般形式类型说明符 operator 运算符 ( 形参列表 ) { 函数体 ; } // 在类的声明中定义类型说明符类名 ::operator 运算符 ( 形参列表 ) { 函数体 ; } // 假定在外部定义这里的类型说明符可以是类名或基本数据类型例 : Complex Complex::operator+(Complex & c2) { return Complex(real+c2.real, imag+c2.imag); } 5

6 实现方式一 : 成员函数方式运算符重载可以通过成员函数实现运算符重载为成员函数时, 形参个数少一个 : 目的对象自动作为第一个操作数 / 左操作数如果是单目运算, 无需形参 ( 后置 ++ 和后置 -- 除外 ) 优点 : 可以自由访问本类的数据成员若是双目运算, 则左操作数就是目的对象本身若是单目运算, 则目的对象就是操作数, 不需要其它对象 6

7 例 : 有理数的加法 class Rational { public: Rational() { x=0; y=1; } Rational(int x, int y) { this->x=x; this->y=y; } Rational operator+(const Rational & p); private: int x, y; }; Rational Rational::operator+(const Rational & p) { int newx = x*p.y + y*p.x; int newy = y*p.y; return Rational(newx, newy); } ex11_overload01.cpp 7

8 实现方式一 : 成员函数双目运算符的重载 ( 成员函数 ) 对象 A 对象 B 类型说明符 operator (const 类名 &); 声明类型说明符类名 ::operator (const 类名 &p) { 函数体 ; } 定义 ( 在类外部定义 ) 重载双目运算符 ( 成员函数 ): 只有一个形参 ( 对象 ) 8

9 实现方式一 : 成员函数前置单目运算符的重载 ( 成员函数 ) 对象 A 类名 operator (); 类名类名 ::operator () { 函数体 ; } 声明定义 ( 在类外部定义 ) 重载前置单目运算符 ( 成员函数方式 ): 没有形参 9

10 实现方式一 : 成员函数后置单目运算符 (++ --) 的重载 ( 成员函数 ) 对象 A 类名 operator (int); 类名类名 ::operator (int dummy) { 函数体 ; } 声明定义 ( 在类外部定义 ) 重载后置单目运算符 ( 成员函数方式 ): 带一个整型形参, 该形参在运算中不起任何作用, 只用于区分前置和后置, 因此也称为伪参数 10

11 例 : 重载单目运算符 class Clock { public: Clock(int H=0, int M=0, int S=0); void showtime() const // 显示时间 { cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<second<<endl;} Clock operator++(); // 前置单目运算符重载 Clock operator++(int); // 后置单目运算符重载 private: int hour, minute, second; }; Clock::Clock(int H, int M, int S) // 构造函数 { if(0<=h && H<24 && 0<=M && M<60 && 0<=S && S<60) { hour = H; minute = M; second = S; } else cout<<"time error!"<<endl; } 11

12 例 : 重载单目运算符 Clock Clock::operator++() // 前置单目运算符重载函数 { second++; if(second >= 60) { second -= 60; minute++; if(minute >= 60) { minute -= 60; hour = (++hour) % 24; } } return *this; } Clock Clock::operator++(int) // 后置单目运算符重载 { // 注意形参表中的整型参数 Clock old=*this; ++(*this); // 调用前置 ++ return old; } ex11_overload02.cpp 12

13 实现方式二 : 非成员函数非成员函数方式实现运算符重载 - 在相关类中将其声明为友元函数, 在类外部定义 - 形参个数与操作数相同 - 所有操作数都通过参数传递例 : Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2) { return complex(c1.real+c2.real, c1.imag+c2.imag); } 13

14 例 : 有理数的减法 class Rational { public: Rational() { x=0; y=1; } Rational(int x, int y) { this->x=x; this->y=y; } friend Rational operator-(const Rational &p1, const Rational &p2); private: int x, y; }; Rational operator-(const Rational &p1, const Rational &p2) { int newx = p1.x*p2.y p1.y*p2.x; int newy = p1.y*p2.y; return Rational(newx, newy); } ex11_overload03.cpp 14

15 重载 [] 为什么要重载 [ ] 在数组中, 可以通过 [ ] 来引用指定位置的元素在 Rational 类中, 我们希望用 a[0] 表示分子,a[1] 表示分母 int Rational::operator[](int idx) { if (idx == 0) return x; else return y; } Rational a(4,5); cout << a[0] << / << a[1] << endl; // OK a[0] = 3; //??? 15

16 左值什么是左值? 能出现在赋值号左边的量称为左值 (Lvalue) 怎样使得 r[0] 能出现在赋值号左边? 返回 r[0] 的引用 int & Rational::operator[](int idx) { if (idx == 0) return x; else return y; } ex11_overload04.cpp 16

17 自动类型转换怎样实现对象与基本数据类型变量的运算自动 / 隐式类型转换对象基本数据类型基本数据类型对象 17

18 基本数据类型对象例 : 有理数与整型数据的加法运算 Rational a(1,2), b; int c=3; b = a + c; // 怎么实现? 通过构造函数, 将整型数据自动转换为有理数, 然后参与运算 class Rational { public: Rational() { x=0; y=1; } Rational(int x, int y) { this->x=x; this->y=y; } Rational(int x) { this->x=x; y=1; }; private: int x, y; }; ex11_overload05.cpp 18

19 对象基本数据类型例 : 有理数与双精度数的加法运算 Rational a(1,2); double b=0.8, c; c = a + b; // 怎么实现? 将有理数转换为双精度数, 然后参与运算实现方式 : 重载类型转换函数 ( 只能作为成员函数 ) operator 转换函数名 () { 函数体 }; 类名 ::operator 转换函数名 () { 函数体 }; // 假定在外部定义没有返回数据类型! 19

20 例 : 自动类型转化 class Rational { public: Rational() { x=0; y=1; } Rational(int x, int y) { this->x=x; this->y=y; } operator double(); private: int x, y; }; Rational::operator double() { return double(x)/y; } ex11_overload06.cpp 20

21 自动类型转换注意点一个类可以重载类型转换函数实现对象到基本数据类型的转换, 也可以转换构造函数实现基本数据类型到对象的转换, 但两者不能并存! 若重载了类型转换函数, 则建议用非成员函数方式实现运算符重载, 并且形参使用常引用! Rational operator+ {const Rational &r1, const Rational &r2} 21

22 重载运算符建议运算符 [] () 必须以成员函数方式重载运算符 << >> 必须以非成员函数重载 ( 这两个运算符的重载涉及到输入输出, 将在文件流中介绍 ) 算术运算符和关系运算符建议以非成员函数重载, 以便实现一些简单的自动类型转换 22

23 上机作业课后练习 ( 自己练习 ) 1) 使用成员函数方式重载复数类的加法和减法, 使之能执行下面的运算 ( 程序取名 hw11_01.cpp) Complex a(2.1,5.7), b(7.5,8), c, d; c = a + b; d = b + 5.6; 思考 : 能否实现 c = a? 2) 使用非成员函数方式重载复数的加法和减法运算, 使之能执行下面的运算 Complex a(2.1,5.7), b(7.5,8), c, d; c = a + b; d = b + 5.6; e = a; ( 程序取名 hw11_02.cpp) 23

24 上机作业 3) 使用成员函数方式重载有理数的比较运算, 即 >, ==, < Rational a(4,5), b(2,3); ( 程序取名 hw11_03.cpp) cout << "a>b? " << (a>b? "true" : "false") << endl; cout << "a==b? " << (a==b? "true" : "false") << endl; cout << "a<b? " << (a<b? "true" : "false") << endl; 24

Microsoft PowerPoint - 8. 运算符重载 Operator Overloading.pptx

Microsoft PowerPoint - 8. 运算符重载 Operator Overloading.pptx 运算符重载 Operator Overloading class Point { public: ; double x_, y_; Why Operator Overloading? Point (double x =0, double y = 0):x_(x),y_(y) { int main(){ Point a(1., 2), b(3,4); Point c = a + b; return 0;

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