C++中的運(yùn)算符重載函數(shù)基礎(chǔ)及其值返回狀態(tài)

2019-11-17 05:26:14

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供稿：網(wǎng)友

　　運(yùn)算符重載是C++的重要組成部分，它可以讓程序更加的簡(jiǎn)單易懂，簡(jiǎn)單的運(yùn)算符使用可以使復(fù)雜函數(shù)的理解更直觀。

　　對(duì)于普通對(duì)象來(lái)說(shuō)我們很自然的會(huì)頻繁使用算數(shù)運(yùn)算符讓他們參與計(jì)算，但是對(duì)于自定義類的對(duì)象來(lái)說(shuō)，我們是無(wú)論如何也不能阻止寫出像下面的代碼一樣的程序來(lái)的。

例子如下：

　C++ 代碼 class Test
{
    //過(guò)程省略
}

int main()
{
    Test a,c;
    c=a+a;
}

　　當(dāng)然這樣的代碼是不能夠通過(guò)編譯的，c++對(duì)自定類的算術(shù)運(yùn)算部分保留給了程序員，這也是符合c++靈活特性的。
　　在c++中要想實(shí)現(xiàn)這樣的運(yùn)算就必須自定義運(yùn)算符重載函數(shù)，讓它來(lái)完整具體工作。
　　在這里要提醒讀者的是，自定義類的運(yùn)算符重載函數(shù)也是函數(shù)，你重載的一切運(yùn)算符不會(huì)因?yàn)槭悄阕约憾x的就改變其運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)，自定義運(yùn)算符的運(yùn)算優(yōu)先級(jí)同樣遵循與內(nèi)部運(yùn)算符一樣的順序。
　　除此之外，c++也規(guī)定了一些運(yùn)算符不能夠自定義重載，例如.、::等等。三層交換技術(shù) 交換機(jī)與路由器密碼恢復(fù) 交換機(jī)的選購(gòu) 路由器設(shè)置專題路由故障處理手冊(cè) 數(shù)字化校園網(wǎng)解決方案 C++中的運(yùn)算符重載函數(shù)基礎(chǔ)及其值返回狀態(tài)

C++中的運(yùn)算符重載函數(shù)基礎(chǔ)及其值返回狀態(tài)

　　上表是在C++中答應(yīng)重載的運(yùn)算符總表

　　下面我們來(lái)學(xué)習(xí)如何重載運(yùn)算符，運(yùn)算符重載函數(shù)的形式是：

返回類型 Operator 運(yùn)算符符號(hào) (參數(shù)說(shuō)明)
{
//函數(shù)體的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
}

　　運(yùn)算符重載函數(shù)的使用主要分為兩種形式，一種是作為類的友元函數(shù)進(jìn)行使用，另一種則是作為類的成員函數(shù)進(jìn)行使用。

下面我們先看一下作為類的友元函數(shù)使用的例子：

　C++ 代碼
//程序作者:管寧
//站點(diǎn):www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請(qǐng)務(wù)必聞名出處和作者

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            Test::a = a;
        }
        friend Test operator +(Test&,Test&);
        friend Test& operator ++(Test&);
    public:
        int a;
};
Test operator +(Test& temp1,Test& temp2)//+運(yùn)算符重載函數(shù)
{
    //cout<<temp1.a<<""<<temp2.a<<endl;//在這里可以觀察傳遞過(guò)來(lái)的引用對(duì)象的成員分量
    Test result(temp1.a+temp2.a);
    return result;
}
Test& operator ++(Test& temp)//++運(yùn)算符重載函數(shù)
{
    temp.a++;
    return temp;
}
int main()
{
    Test a(100);
    Test c=a+a;
    cout<<c.a<<endl;
    c++;
    cout<<c.a<<endl;
    system("pause");
}

　　在例子中，我們對(duì)于自定義類Test來(lái)說(shuō)，重載了加運(yùn)算符與自動(dòng)遞增運(yùn)算符，重載的運(yùn)算符完成了同類型對(duì)象的加運(yùn)算和遞增運(yùn)算過(guò)程。

　　重載運(yùn)算符函數(shù)返回類型和形式參數(shù)也是根據(jù)需要量進(jìn)行調(diào)整的，下面我們來(lái)看一下修改后的加運(yùn)算符重載函數(shù)。

代碼如下：

　C++ 代碼
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//所有稿件均有版權(quán),如要轉(zhuǎn)載,請(qǐng)務(wù)必聞名出處和作者

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            Test::a = a;
        }
        friend Test operator +(Test&,const int&);
    public:
        int a;
};
Test operator +(Test& temp1,const int& temp2)//+運(yùn)算符重載函數(shù)
{
    Test result(temp1.a * temp2);
    return result;
}
int main()
{
    Test a(100);
    Test c = a + 10;
    cout<<c.a<<endl;
    system("pause");
}

　　上面修改后的例子中，我們讓重載后的加運(yùn)算符做的事情，事實(shí)上并不是同類型對(duì)象的加運(yùn)算，而是自定義類對(duì)象與內(nèi)置int常量對(duì)象的乘法運(yùn)算。

　　值得注重的是，對(duì)于運(yùn)算符重載來(lái)說(shuō)，我們并不一定要用它一定要做同類型對(duì)象的加法或者是其它運(yùn)算，運(yùn)算符重載函數(shù)本身就是函數(shù)，那么在函數(shù)體內(nèi)部我們是可以做任何事情的，但是從不違反常規(guī)思維的角度來(lái)說(shuō)，我們沒有必要讓重載加運(yùn)算的函數(shù)來(lái)做與其重載的符號(hào)意義上完全不相符的工作，所以在使用重載運(yùn)算符脫離原意之前，必須保證有足夠的理由。
　　下面我們討論一下作為類成員函數(shù)的運(yùn)算符重載函數(shù)的使用，及其函數(shù)的值返回與引用返回的差別。

　　下面我們先看實(shí)例，而后逐步分析。

代碼如下(重要部分做了具體的注解)：

　C++ 代碼
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#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        //運(yùn)算符重載函數(shù)為值返回的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)變量，臨時(shí)變量與局部變量result的復(fù)制會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，臨時(shí)變量的生命周期是在拷貝構(gòu)造函數(shù)運(yùn)行完成后才結(jié)束，但假如運(yùn)算符重載函數(shù)返回的是引用，那么不會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)變量，而局部變量result的生命周期在運(yùn)算符重載函數(shù)退出后立即消失，它的生命周期要比臨時(shí)變量短，所以當(dāng)外部對(duì)象獲取返回值的內(nèi)存地址所存儲(chǔ)的值的時(shí)候，獲得是一個(gè)已經(jīng)失去效果的內(nèi)存地址中的值，在這里的值返回與引用返回的對(duì)比，證實(shí)了臨時(shí)變量的生命周期比局部變量的生命周期稍長(zhǎng)。
        {
            cout<<"載入拷貝構(gòu)造函數(shù)"<<""<<temp.a<<endl;//注重這里，假如修改運(yùn)算符重載函數(shù)為返回引用，這里就會(huì)出現(xiàn)異常，temp.a將獲得一個(gè)隨機(jī)值。
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()//在mian()內(nèi)析構(gòu)的過(guò)程是result局部變量產(chǎn)生的
        {
            cout<<"載入析構(gòu)函數(shù)!"<<endl;
            cin.get();
        }
        Test operator +(Test& temp2)//+運(yùn)算符重載函數(shù)
        {
            //cout<<this->a<<endl;
            Test result(this->a+temp2.a);
            return result;
        }
        Test& operator ++()//++運(yùn)算符重載函數(shù)

        //遞增運(yùn)算符是單目運(yùn)算符，使用返回引用的運(yùn)算符重載函數(shù)道理就在于它需要改變自身。
        //在前面我們學(xué)習(xí)引用的單元中我們知道，返回引用的函數(shù)是可以作為左值參與運(yùn)算的，這一點(diǎn)也符合單目運(yùn)算符的特點(diǎn)。
        //假如把++運(yùn)算符重載函數(shù)改成值返回的話,程序中的++(++c)運(yùn)算結(jié)束后輸出c.a，會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)象c只做了一次遞增運(yùn)算，原因在于，當(dāng)函數(shù)是值返回狀態(tài)的時(shí)候括號(hào)內(nèi)的++c返回的不是c本身而是臨時(shí)變量，用臨時(shí)變量參與括號(hào)外的++運(yùn)算，當(dāng)然c的值也就只改變了一次。
        {
            this->a++;
            return *this;
        }
    public:
        int a;
};

int main()
{
    Test a(100);
    Test c=a+a;
    cout<<c.a<<endl;
    c++;
    cout<<c.a<<endl;
    ++c;
    cout<<c.a<<endl;
    ++(++c);
    cout<<c.a<<endl;
    system("pause");
}

三層交換技術(shù) 交換機(jī)與路由器密碼恢復(fù) 交換機(jī)的選購(gòu) 路由器設(shè)置專題路由故障處理手冊(cè) 數(shù)字化校園網(wǎng)解決方案
　　上例中運(yùn)算符重載函數(shù)以類的成員函數(shù)方式出現(xiàn)，細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)加運(yùn)算和遞增運(yùn)算重載函數(shù)少了一個(gè)參數(shù)，這是為什么呢？
　　因?yàn)楫?dāng)運(yùn)算符重載函數(shù)以類成員函數(shù)身份出現(xiàn)的時(shí)候，C++會(huì)隱藏第一個(gè)參數(shù)，轉(zhuǎn)而取代的是一個(gè)this指針。

　　接下來(lái)我們具體分析一下運(yùn)算符重載函數(shù)的值返回與引用返回的差別。

　　當(dāng)我們把代碼中的加運(yùn)算重載函數(shù)修改成返回引用的時(shí)候：

　C++ 代碼         Test& operator +(Test& temp2)//+運(yùn)算符重載函數(shù)
        {
            Test result(this->a+temp2.a);
            return result;
        }

　　執(zhí)行運(yùn)算符重載函數(shù)返回引用將不產(chǎn)生臨時(shí)變量，外部的Test c=a+a; 將獲得一個(gè)局部的，棧空間內(nèi)存地址位置上的值，而棧空間的特性告訴我們，當(dāng)函數(shù)退出的時(shí)候函數(shù)體中局部對(duì)象的生命周期隨之結(jié)束，所以保存在該地址中的數(shù)據(jù)也將消失，當(dāng)c對(duì)象去獲取存儲(chǔ)在這個(gè)地址中的值的時(shí)候，里面的數(shù)據(jù)已經(jīng)不存在，導(dǎo)致c獲得的是一個(gè)隨機(jī)值，所以作為雙目運(yùn)算的加運(yùn)算符重載函數(shù)是不益采用返回引用方式編寫的，當(dāng)然假如一定要返回引用，我們可以在堆內(nèi)存中動(dòng)態(tài)開辟空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但是這么做會(huì)導(dǎo)致額外的系統(tǒng)開銷，同時(shí)也會(huì)讓程序更難讀懂。

　　對(duì)于遞增運(yùn)算符來(lái)說(shuō)，它的意義在于能夠改變自身，返回引用的函數(shù)是可以作為左值參與運(yùn)算的，所以作為單目運(yùn)算符，重載它的函數(shù)采用返回引用的方式編寫是最合適的。

　　假如我們修改遞增運(yùn)算符重載函數(shù)為值返回狀態(tài)的時(shí)候，又會(huì)出現(xiàn)什么希奇的現(xiàn)象呢？

代碼如下：

　C++ 代碼         Test operator ++()
        {
            return this->a++;
        }

　　表面上是發(fā)現(xiàn)不出什么非凡明顯的問題的，但是在main()函數(shù)中++(++c);的執(zhí)行結(jié)果卻出乎意料，理論上應(yīng)該是204的值，卻只是203，這是為什么呢？
　　因?yàn)楫?dāng)函數(shù)是值返回狀態(tài)的時(shí)候括號(hào)內(nèi)的++c返回的不是c本身而是臨時(shí)變量，用臨時(shí)變量參與括號(hào)外的++運(yùn)算，當(dāng)然c的值也就只改變了一次。結(jié)果為203而不是204。

　　對(duì)于運(yùn)算符重載函數(shù)來(lái)說(shuō)，最后我們還要注重一個(gè)問題，當(dāng)運(yùn)算符重載函數(shù)的形式參數(shù)類型全部為內(nèi)部類型的時(shí)候，將不能重載。

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