C++中的運算符重載函數基礎及其值返回狀態

2019-11-17 05:26:14

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　運算符重載是C++的重要組成部分，它可以讓程序更加的簡單易懂，簡單的運算符使用可以使復雜函數的理解更直觀。

　　對于普通對象來說我們很自然的會頻繁使用算數運算符讓他們參與計算，但是對于自定義類的對象來說，我們是無論如何也不能阻止寫出像下面的代碼一樣的程序來的。

例子如下：

　C++ 代碼 class Test
{
    //過程省略
}

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

　　當然這樣的代碼是不能夠通過編譯的，c++對自定類的算術運算部分保留給了程序員，這也是符合c++靈活特性的。
　　在c++中要想實現這樣的運算就必須自定義運算符重載函數，讓它來完整具體工作。
　　在這里要提醒讀者的是，自定義類的運算符重載函數也是函數，你重載的一切運算符不會因為是你自己定義的就改變其運算的優先級，自定義運算符的運算優先級同樣遵循與內部運算符一樣的順序。
　　除此之外，c++也規定了一些運算符不能夠自定義重載，例如.、::等等。三層交換技術交換機與路由器密碼恢復交換機的選購路由器設置專題路由故障處理手冊數字化校園網解決方案 C++中的運算符重載函數基礎及其值返回狀態

　　上表是在C++中答應重載的運算符總表

　　下面我們來學習如何重載運算符，運算符重載函數的形式是：

返回類型 Operator 運算符符號 (參數說明)
{
//函數體的內部實現
}

　　運算符重載函數的使用主要分為兩種形式，一種是作為類的友元函數進行使用，另一種則是作為類的成員函數進行使用。

下面我們先看一下作為類的友元函數使用的例子：

　C++ 代碼
//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

#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)//+運算符重載函數
{
    //cout<<temp1.a<<""<<temp2.a<<endl;//在這里可以觀察傳遞過來的引用對象的成員分量
    Test result(temp1.a+temp2.a);
    return result;
}
Test& operator ++(Test& temp)//++運算符重載函數
{
    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，我們對于自定義類Test來說，重載了加運算符與自動遞增運算符，重載的運算符完成了同類型對象的加運算和遞增運算過程。

　　重載運算符函數返回類型和形式參數也是根據需要量進行調整的，下面我們來看一下修改后的加運算符重載函數。

代碼如下：

　C++ 代碼
//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

#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)//+運算符重載函數
{
    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算符做的事情，事實上并不是同類型對象的加運算，而是自定義類對象與內置int常量對象的乘法運算。

　　值得注重的是，對于運算符重載來說，我們并不一定要用它一定要做同類型對象的加法或者是其它運算，運算符重載函數本身就是函數，那么在函數體內部我們是可以做任何事情的，但是從不違反常規思維的角度來說，我們沒有必要讓重載加運算的函數來做與其重載的符號意義上完全不相符的工作，所以在使用重載運算符脫離原意之前，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的運算符重載函數的使用，及其函數的值返回與引用返回的差別。

　　下面我們先看實例，而后逐步分析。

代碼如下(重要部分做了具體的注解)：

　C++ 代碼
//程序作者:管寧
//站點:www.cndev-lab.com
//所有稿件均有版權,如要轉載,請務必聞名出處和作者

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(int a = 0)
        {
            Test::a = a;
        }
        Test(Test &temp)
        //運算符重載函數為值返回的時候會產生臨時變量，臨時變量與局部變量result的復制會調用拷貝構造函數，臨時變量的生命周期是在拷貝構造函數運行完成后才結束，但假如運算符重載函數返回的是引用，那么不會產生臨時變量，而局部變量result的生命周期在運算符重載函數退出后立即消失，它的生命周期要比臨時變量短，所以當外部對象獲取返回值的內存地址所存儲的值的時候，獲得是一個已經失去效果的內存地址中的值，在這里的值返回與引用返回的對比，證實了臨時變量的生命周期比局部變量的生命周期稍長。
        {
            cout<<"載入拷貝構造函數"<<""<<temp.a<<endl;//注重這里，假如修改運算符重載函數為返回引用，這里就會出現異常，temp.a將獲得一個隨機值。
            Test::a = temp.a;
        }
        ~Test()//在mian()內析構的過程是result局部變量產生的
        {
            cout<<"載入析構函數!"<<endl;
            cin.get();
        }
        Test operator +(Test& temp2)//+運算符重載函數
        {
            //cout<<this->a<<endl;
            Test result(this->a+temp2.a);
            return result;
        }
        Test& operator ++()//++運算符重載函數

        //遞增運算符是單目運算符，使用返回引用的運算符重載函數道理就在于它需要改變自身。
        //在前面我們學習引用的單元中我們知道，返回引用的函數是可以作為左值參與運算的，這一點也符合單目運算符的特點。
        //假如把++運算符重載函數改成值返回的話,程序中的++(++c)運算結束后輸出c.a，會發現對象c只做了一次遞增運算，原因在于，當函數是值返回狀態的時候括號內的++c返回的不是c本身而是臨時變量，用臨時變量參與括號外的++運算，當然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");
}

三層交換技術交換機與路由器密碼恢復交換機的選購路由器設置專題路由故障處理手冊數字化校園網解決方案
　　上例中運算符重載函數以類的成員函數方式出現，細心的讀者會發現加運算和遞增運算重載函數少了一個參數，這是為什么呢？
　　因為當運算符重載函數以類成員函數身份出現的時候，C++會隱藏第一個參數，轉而取代的是一個this指針。

　　接下來我們具體分析一下運算符重載函數的值返回與引用返回的差別。

　　當我們把代碼中的加運算重載函數修改成返回引用的時候：

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

　　執行運算符重載函數返回引用將不產生臨時變量，外部的Test c=a+a; 將獲得一個局部的，棧空間內存地址位置上的值，而?？臻g的特性告訴我們，當函數退出的時候函數體中局部對象的生命周期隨之結束，所以保存在該地址中的數據也將消失，當c對象去獲取存儲在這個地址中的值的時候，里面的數據已經不存在，導致c獲得的是一個隨機值，所以作為雙目運算的加運算符重載函數是不益采用返回引用方式編寫的，當然假如一定要返回引用，我們可以在堆內存中動態開辟空間存儲數據，但是這么做會導致額外的系統開銷，同時也會讓程序更難讀懂。

　　對于遞增運算符來說，它的意義在于能夠改變自身，返回引用的函數是可以作為左值參與運算的，所以作為單目運算符，重載它的函數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算符重載函數為值返回狀態的時候，又會出現什么希奇的現象呢？

代碼如下：

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

　　表面上是發現不出什么非凡明顯的問題的，但是在main()函數中++(++c);的執行結果卻出乎意料，理論上應該是204的值，卻只是203，這是為什么呢？
　　因為當函數是值返回狀態的時候括號內的++c返回的不是c本身而是臨時變量，用臨時變量參與括號外的++運算，當然c的值也就只改變了一次。結果為203而不是204。

　　對于運算符重載函數來說，最后我們還要注重一個問題，當運算符重載函數的形式參數類型全部為內部類型的時候，將不能重載。

上一篇：理論與實踐相結合備戰C上機考試

下一篇：Asp組件高級入門與精通系列之一