c++中怎么重载运算符_c++运算符重载使用方法详解-C++-PHP中文网

c++中怎么重载运算符_c++运算符重载使用方法详解

尼克

发布： 2025-10-11 17:21:01

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运算符重载是C++中通过函数重载为自定义类型赋予标准运算符新行为的机制，使对象能像基本类型一样使用+、-、==等操作，提升代码可读性。它本质是函数重载，可通过成员或非成员（如友元）函数实现：成员函数适用于左操作数为当前类对象的情形，如Complex operator+(const Complex& other)；友元函数则支持对称操作或左操作数非本类对象的情况，如double与Complex相加。并非所有运算符都可重载，::、.、.*、?:和sizeof不可重载。常见重载包括赋值运算符=（必须为成员函数并返回引用以支持链式赋值）、比较运算符==与!=（常以非成员函数实现）、下标运算符[]（必须为成员函数，提供const与非const版本）以及输入输出运算符<<和>>（只能为非成员函数，因左操作数为流类型）。重载时需保持语义一致、避免滥用、注意返回类型、处理自赋值，并结合三法则管理内存。合理使用运算符重载可使类接口更自然，贴近内置类型行为。

c++中怎么重载运算符_c++运算符重载使用方法详解

在C++中，运算符重载是一种允许我们为自定义类型（如类或结构体）赋予标准运算符新行为的机制。通过重载，我们可以让对象像基本数据类型一样使用+、-、==等操作符，使代码更直观、易读。

什么是运算符重载

运算符重载的本质是函数重载。它允许我们重新定义已有运算符对用户自定义类型的操作方式。比如，可以让两个Complex（复数）对象相加：c1 + c2，而不是调用c1.add(c2)。

不是所有运算符都能被重载，例如::、.、.*、?:和sizeof不能重载。大多数其他运算符都可以。

如何重载运算符

运算符重载可以通过成员函数或非成员函数（通常是友元函数）实现。选择哪种方式取决于具体场景。

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成员函数方式

适用于那些需要访问私有成员且左操作数是当前类对象的情况，常见于二元运算符中左操作数隐式为*this的情形。

例如重载+运算符：

class Complex {
private:
    double real, imag;
public:
    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 成员函数重载 +
    Complex operator+(const Complex& other) const {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }

    void print() const {
        cout << real << " + " << imag << "i" << endl;
    }
};

// 使用
Complex a(3, 4), b(1, 2);
Complex c = a + b;  // 等价于 a.operator+(b)
c.print();

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友元函数方式

当需要对称性操作，或者左操作数不是本类对象时（比如int + Complex），使用友元函数更合适。

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例如重载+支持整数与复数相加：

class Complex {
private:
    double real, imag;
public:
    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

    // 声明友元函数
    friend Complex operator+(const Complex& c, double d);
    friend Complex operator+(double d, const Complex& c);

    void print() const;
};

// 定义友元函数
Complex operator+(const Complex& c, double d) {
    return Complex(c.real + d, c.imag);
}

Complex operator+(double d, const Complex& c) {
    return Complex(c.real + d, c.imag);  // 复用上面的逻辑
}

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常见运算符重载示例

1. 赋值运算符 =

赋值运算符必须作为成员函数重载，并返回引用以支持连续赋值（如a = b = c）。

Complex& operator=(const Complex& other) {
    if (this != &other) {  // 防止自赋值
        real = other.real;
        imag = other.imag;
    }
    return *this;
}

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2. 比较运算符 == 和 !=

通常以非成员函数形式实现，便于两边类型一致或可转换。

bool operator==(const Complex& a, const Complex& b) {
    return (a.real == b.real) && (a.imag == b.imag);
}

bool operator!=(const Complex& a, const Complex& b) {
    return !(a == b);
}

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3. 下标运算符 []

必须作为成员函数重载，常用于模拟数组访问。

class MyArray {
    int arr[10];
public:
    int& operator[](int index) {        // 非const版本
        return arr[index];
    }
    
    const int& operator[](int index) const {  // const版本
        return arr[index];
    }
};

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4. 输入输出运算符 << 和 >>

只能用非成员函数实现，因为左操作数是std::ostream或std::istream。

ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& c) {
    os << c.real << " + " << c.imag << "i";
    return os;
}

istream& operator>>(istream& is, Complex& c) {
    is >> c.real >> c.imag;
    return is;
}

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