[C++知识库]C++基础知识 - 运算符重载

运算符重载

• 为什么要使用运算符重载
  -C/C++的运算符，支持的数据类型，仅限于基本数据类型。

• 问题：一头牛+一头马 = ？（牛马神兽？）
  一个圆 +一个圆 = ？ （想要变成一个更大的圆）
  一头牛 – 一只羊 = ？ (想要变成4只羊，原始的以物易物：1头牛价值5只羊)

• 解决方案：
  使用运算符重载

方式一, 使用成员函数重载运算符

• 需求：把牛肉换猪肉, 羊肉换猪肉
  规则：
  一斤牛肉：2斤猪肉
  一斤羊肉：3斤猪肉

实现:
牛 + 牛 = ?猪肉
牛 + 羊 = ?猪肉

?
Cow类

> Cow.h

#pragma once
class Pork;
class Sheep;	

class Cow{	//牛类
public:
	Cow(int weight = 0);

	//使用运算符重载, 实现 牛肉 + 牛肉 = 猪肉 
	Pork operator+(const Cow& cow);

	//使用运算符重载, 实现 牛肉 + 羊肉 = 猪肉 
	Pork operator+(const Sheep& sheep);
private:
	int weight;	//重量
};


_________________________________________________________________________________________________________________________________


> Cow.cpp

#include "Cow.h"
#include "Pork.h"
#include "Sheep.h"

Cow::Cow(int weight){
	this->weight = weight;
}

//一斤牛肉换两斤猪肉
Pork Cow::operator+(const Cow& cow){	
	return Pork((this->weight + cow.weight) * 2);
}

//一斤牛肉换两斤猪肉, 一斤羊肉换三斤猪肉
Pork Cow::operator+(const Sheep& sheep){
	int tmp = (this->weight * 2) + (sheep.getWeight() * 3);
	return Pork(tmp);
}

?
Sheep类

> Sheep.h

#pragma once

//羊类
class Sheep{
public:
	Sheep(int weight = 0);
	int getWeight() const;
private:
	int weight;	//重量
};

_________________________________________________________________________________________________________________________________

> Sheep.cpp

#include "Sheep.h"

Sheep::Sheep(int weight){
	this->weight = weight;
}

int Sheep::getWeight() const{
	return weight;
}

?

Pork类

> Pork.h

#pragma once
#include <string>
using namespace std;

class Pork{	//猪肉类
public:
	Pork(int weight = 0);
	string description() const;
private:
	int weight;
};

_________________________________________________________________________________________________________________________________

> Pork.cpp

#include <sstream>
#include "Pork.h"

Pork::Pork(int weight){
	this->weight = weight;
}

string Pork::description() const{
	stringstream ret;
	ret << this->weight << "斤";
	return ret.str();
}

?

main.cpp

#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include "Cow.h"
#include "Pork.h"
#include "Sheep.h"
using namespace std;

int main(void) {
	Pork p1;
	Cow c1(100);
	Cow c2(200);
	Sheep s1(100);

	//调用运算符重载 Pork operator+(const Cow& cow);
	p1 = c1 + c2;
	cout << "牛 + 牛 = 猪肉:" << p1.description() << endl;

	//调用运算符重载 Pork operator+(const Sheep& c1);
	p1 = c1 + s1;
	cout << "牛 + 羊 = 猪肉:" << p1.description() << endl;

	//羊+牛会报错, 因为没有定义对应的羊+牛运算符重载
	//p1 = s1 + c1;

	system("pause");
	return 0;
}

?
?
?

方式二, 使用非成员函数【友元函数】重载运算符

实现:
牛 + 牛 = ?猪肉
牛 + 羊 = ?猪肉

?
Cow类

> Cow.h

#pragma once
class Pork;
class Sheep;	

class Cow{	//牛类
public:
	Cow(int weight = 0);

	//使用友元运算符重载, 实现 牛肉 + 牛肉 = 猪肉 
	friend Pork operator+(const Cow& c1, const Cow& c2);

	//使用友元运算符重载, 实现 牛肉 + 羊肉 = 猪肉 
	friend Pork operator+(const Cow& c1, const Sheep& s1);
private:
	int weight;	//重量
};


_________________________________________________________________________________________________________________________________


> Cow.cpp

#include "Cow.h"

Cow::Cow(int weight){
	this->weight = weight;
}

?
Sheep类

> Sheep.h

#pragma once

//羊类
class Sheep{
public:
	Sheep(int weight = 0);
	int getWeight() const;
private:
	int weight;	//重量
};

_________________________________________________________________________________________________________________________________

> Sheep.cpp

#include "Sheep.h"

Sheep::Sheep(int weight){
	this->weight = weight;
}

int Sheep::getWeight() const{
	return weight;
}

?

Pork类

> Pork.h

#pragma once
#include <string>
using namespace std;

class Pork{	//猪肉类
public:
	Pork(int weight = 0);
	string description() const;
private:
	int weight;
};

_________________________________________________________________________________________________________________________________

> Pork.cpp

#include <sstream>
#include "Pork.h"

Pork::Pork(int weight){
	this->weight = weight;
}

string Pork::description() const{
	stringstream ret;
	ret << this->weight << "斤";
	return ret.str();
}

?

main.cpp

#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include "Cow.h"
#include "Pork.h"
#include "Sheep.h"
using namespace std;

//要想访问类的私有数据成员, 就把这个函数定义为友元
Pork operator+(const Cow& c1, const Cow& c2) {
	return ((c1.weight + c2.weight) * 2);
}

//要想访问类的私有数据成员, 就把这个函数定义为友元
Pork operator+(const Cow& c1, const Sheep& s1) {
	return((c1.weight * 2) + (s1.getWeight() * 3));
}

int main(void) {
	Pork p1;		
	Cow c1(100);	//100斤的牛
	Cow c2(200);	//200斤的牛
	Sheep s1(100);	//100斤的羊

	//调用 friend Pork operator+(const Cow& c1, const Cow& c2);
	p1 = c1 + c2;
	cout << "使用友元 牛 + 牛 = 猪肉:" << p1.description() << endl;

	//调用 friend Pork operator+(const Cow& c1, const Sheep& s1);
	p1 = c1 + s1;
	cout << "使用友元 牛 + 羊 = 猪肉:" << p1.description() << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

?
?
?

两种方式的区别

区别：

• 使用成员函数来实现运算符重载时，少写一个参数，因为第一个参数就是this指针。

两种方式的选择：

• 一般情况下，单目运算符重载，使用成员函数进行重载更方便（不用写参数）
• 一般情况下，双目运算符重载，使用友元函数更直观
  方便实现a+b和b+a相同的效果，成员函数方式无法实现。
  例如： 100 + cow; 只能通过友元函数来实现
  cow +100; 友元函数和成员函数都可以实现
• 特殊情况：
  （1）= （） [ ] -> 不能重载为类的友元函数！！！（否则可能和C++的其他规则矛盾），只能使用成员函数形式进行重载。
  （2）如果运算符的第一个操作数要求使用隐式类型转换，则必须为友元函数（成员函数方式的第一个参数是this指针）

注意：
同一个运算符重载， 不能同时使用两种方式来重载，会导致编译器不知道选择哪一个（二义性）