运算符重载允许用户自定义类型使用标准运算符,提升代码可读性。必须至少有一个操作数为用户定义类型,不能创建新运算符,部分如::、.、?:等不可重载。二元运算符可用成员或非成员函数实现,如Vector2D的+运算符重载实现向量相加;赋值运算符应作为成员函数并处理自赋值与深拷贝;比较运算符支持排序与相等判断;输入输出运算符需定义为非成员函数以支持流操作,确保行为符合直觉是关键原则。

在C++中,运算符重载是一种允许自定义类型(如类或结构体)使用标准运算符(如+、-、==等)的机制。通过运算符重载,可以让对象像基本数据类型一样进行操作,提升代码可读性和复用性。
运算符重载本质上是函数重载的一种形式。可以通过成员函数或非成员函数实现。以下是一些关键点:
假设我们要为一个二维向量类Vector2D重载加法运算符+,使得两个向量可以直接相加。
使用成员函数方式实现:
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<font face="Courier New">
class Vector2D {
public:
double x, y;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>Vector2D(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {}
// 重载 + 运算符
Vector2D operator+(const Vector2D& other) const {
return Vector2D(x + other.x, y + other.y);
}};
使用示例:
<font face="Courier New"> Vector2D a(1.0, 2.0); Vector2D b(3.0, 4.0); Vector2D c = a + b; // 调用 operator+ </font>
也可以使用非成员函数实现,适用于需要对称操作的情况(比如支持int + 对象):
<font face="Courier New">
Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) {
return Vector2D(v1.x + v2.x, v1.y + v2.y);
}
</font>这种方式更灵活,尤其当希望支持5 + vec这种写法时,可以配合类型转换构造函数使用。
赋值运算符通常应作为成员函数实现,并返回引用以支持连续赋值(如a = b = c)。
<font face="Courier New">
class MyString {
private:
char* data;
<p>public:
MyString(const char* str = nullptr) {
if (str) {
data = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(data, str);
} else {
data = new char[1]{'\0'};
}
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 赋值运算符重载
MyString& operator=(const MyString& other) {
if (this == &other) return *this; // 自赋值检查
delete[] data; // 释放原有资源
data = new char[strlen(other.data) + 1];
strcpy(data, other.data);
return *this;
}
~MyString() {
delete[] data;
}};
注意:赋值运算符需处理自赋值、内存释放和深拷贝问题。
常用于排序或判断相等性。以重载==和<为例:
<font face="Courier New">
bool operator==(const Vector2D& other) const {
return x == other.x && y == other.y;
}
<p>bool operator<(const Vector2D& other) const {
return x < other.x || (x == other.x && y < other.y);
}
</font>有了<,还可以配合
输入输出运算符必须是非成员函数,因为左操作数是流对象(std::ostream/std::istream)。
<font face="Courier New">
// 输出运算符重载
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vector2D& v) {
os << "(" << v.x << ", " << v.y << ")";
return os;
}
<p>// 输入运算符重载
std::istream& operator>>(std::istream& is, Vector2D& v) {
is >> v.x >> v.y;
return is;
}
</font>使用示例:
<font face="Courier New"> Vector2D v; std::cin >> v; std::cout << v << std::endl; </font>
基本上就这些。掌握这些常见运算符的重载方法,能让你的类更自然地融入C++语言生态。关键是理解语义一致性——重载后的运算符行为应与直觉相符。
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