【C++】运算符重载

1 运算符重载

1.1运算符重载的概念

C++ 为了增强代码的可读性引入了运算符重载 ， 运算符重载是具有特殊函数名的函数 ，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名字为：关键字 operator 后面接需要重载的运算符符号 。
函数原型： 返回值类型 operator 操作符 ( 参数列表 )

下来我们将写一个日期类的例子，一起来了解一下运算符重载吧。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
 
int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);
	
	if (d1 == d2)
	{
	   cout << "==" << endl;
	}
 
	return 0;
}

我们如果想比较d1和d2进行比较，可以直接这样比较吗？

答案：是不行的。

原因：因为内置类型才能直接用各种运算符。而自定义类型不能直接用各种运算符。为了让自定义类型可以使用各种运算符，就给出了运算符重载的规则。

注意：这里的运算符重载和我们之前学习的函数重载是不一样的。函数重载是函数名相同参数不同，而运算符重载是我们自己重新定义，定义规则和意义。

因此C++提供了一个新的关键字operator，后面跟运算符，这里也叫运算符重载函数。

例如我们就要实现上述例子的d1和d2的比较，我们可以写一个==的运算符重载函数。

1.2operator

operator==(参数1，参数2)
注意这里参数的个数是根据操作数的个数决定。例如：++只需要一个操作数，因此只需要一个参数；> >= < <= == != 都需要两个操作数，因此需要两个参数。

那这里的返回值是什么呢？

返回值：是运算符运算后的结果。这里我们比较的是d1和d2是否相等，因此这里的返回值应该是bool值。因此这个比较日期相等运算符重载可以写成：
bool operator==(Date d1，Date d2)
{

}
根据逻辑我们要比较d1和d2是否相等，我们就需要比较年，月，日分别相等。 因此我们可以写成

 bool operator==(Date d1, Date d2)
{
    return d1._year == d2._year
        && d1._month == d2._month
        && d1._day == d2._day;
}

这里是编译不通过的，因为这里的参数都是私有的，在类外是不能访问的。因此这里我们需要对这里进行修改。

修改的方法有下面几种：

1、将私有变成公有。 (这种方法显然不好)

2、提供函数接口。(在类中写public的一个函数拿到私有的元素，然后类外调用这个函数间接拿到私有元素。 — 麻烦 不建议)

3、友元。(会破坏封装，我们后面会学习到)

4、将函数放在类里。(类里可以访问，大多推荐这个)

这里我们先使用第一种，因为函数放在类中会有一些小变化，下面会细讲。

这样我们这段代码变成了这样：

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
//private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
bool operator==(Date d1, Date d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}
 
int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);
 
	if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (operator==(d1, d2))
	{
		cout << "==" << endl;
	}
 
	return 0;
}

这样我们发现编译成功了。

现在我们来将其放在类中，这样我们就可以访问私有的元素。

但是当我们直接将其放入类中时，我们编译不通过了，这里报错说参数太多了，可是按照逻辑我们就是应该传d1,d2呀，这里的问题又是什么呢？

原因：这里其实不是2个参数，是3个参数，因为成员函数会包含一个隐藏的this指针。因此放在类中，我们就要少写一个参数。我们应该写成这样：

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(Date d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	} 
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
 
int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);
 
	if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (d1.operator(d2))
	{
		cout << "==" << endl;
	}
 
	return 0;
}

此时我们进行编译就成功了：

实际上编译器在这里其实也会对this进行处理的。

但是上述的都是传值传参，都会调用拷贝构造。因此我们使用引用传参，如果不改变我们最好加上const。因此正确的我们应该这样写。

bool operator==(const Date& d)
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
} 

注意：
1、不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如 operator@。
2、重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数。
3、用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型 + ，不 能改变其含义。
4、作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少 1 成员函数的操作符有一个默认的形参this ，限定为第一个形参。
5、.* 、 :: 、 sizeof 、 ?: 、 . 注意以上 5 个运算符不能重载。