C++ operator重载教程_C++运算符重载规则与仿函数编写-C++-PHP中文网

C++ operator重载教程_C++运算符重载规则与仿函数编写

裘德小鎮的故事

发布： 2025-11-25 17:51:39

原创

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运算符重载允许为自定义类型赋予标准运算符新含义，提升代码可读性与操作直观性；仿函数通过重载operator()实现类函数行为，广泛用于STL算法。规则包括：仅能重载已有运算符，五种除外（::、.、.*、?:、sizeof）；多数可作为成员或非成员函数，但=、[]、()、->必须为成员；不改变优先级、结合性与操作数个数。例如Complex类重载+实现复数相加，输出流<<需定义为非成员函数以支持cout << obj；赋值运算符=需处理自赋值检查并返回引用；前置++无参，后置++加int占位符以区分，返回原值副本。仿函数如MultiplyBy重载()实现状态携带，比函数指针更高效，可用于std::sort等算法中替代lambda或函数指针，支持内联优化与数据封装。正确使用可增强代码表达力，但应保持语义一致，避免滥用。

c++ operator重载教程_c++运算符重载规则与仿函数编写

在C++中，运算符重载是一项强大的功能，它允许我们为自定义类型（如类或结构体）赋予标准运算符新的含义。这不仅提升了代码的可读性，也使对象的操作更直观。同时，仿函数（函数对象）借助运算符重载实现类似函数的行为，广泛应用于STL算法中。

运算符重载的基本规则

运算符重载的本质是编写一个特殊的函数，让原本只能用于内置类型的运算符也能作用于用户自定义类型。以下是关键规则：

只能重载已有的运算符，不能创建新符号，例如无法定义 ** 或运算符
大部分运算符可重载，但以下五个除外：::（作用域解析）、.（成员访问）、.*（成员指针访问）、?:（条件运算符）、sizeof
重载函数可以作为类的成员函数或全局函数。若需要访问私有成员且逻辑与对象强相关，常设计为成员函数；若涉及类型转换或对称操作（如 a + b），建议使用非成员函数
某些运算符（如 =、[]、()、->）必须作为成员函数重载
重载不应改变原运算符的优先级、结合性或操作数个数

例如，为一个表示复数的类重载加法运算符：

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

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

   void print() const {
      std::cout << real << " + " << imag << "i\n";
   }
};

// 使用示例：
// Complex a(3, 4), b(1, 2);
// Complex c = a + b; // 调用重载的 +
// c.print(); // 输出：4 + 6i

常见运算符重载示例

掌握几个典型运算符的写法有助于理解整体机制：

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// 重载输出流 << （必须为非成员函数）
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& c) {
   os << c.real << " + " << c.imag << "i";
   return os;
}

// 重载赋值运算符 = （通常作为成员函数）
Complex& Complex::operator=(const Complex& other) {
   if (this == &other) return this; // 自赋值检查
   real = other.real;
   imag = other.imag;
   return this;
}

对于前置++和后置++，注意它们的参数区别：

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// 前置 ++
Complex& operator++() {
   ++real;
   return *this;
}

// 后置 ++，需加一个 int 占位符以示区分
Complex operator++(int) {
   Complex temp(*this);
   ++(*this);
   return temp;
}

仿函数（函数对象）的编写

仿函数是定义了 operator() 的类或结构体实例。它像函数一样被调用，但拥有状态，比普通函数更灵活。

编写仿函数的核心是重载括号运算符 ()：

struct MultiplyBy {
   int factor;
   MultiplyBy(int f) : factor(f) {}

   // 重载函数调用运算符
   int operator()(int x) const {
      return x * factor;
   }
};

// 使用方式：
// MultiplyBy timesTwo(2);
// std::cout << timesTwo(5); // 输出 10

仿函数在STL中非常有用，比如配合 std::transform 或 std::sort：

std::vector<int> nums = {4, 1, 3, 2};
std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a > b; }); // lambda
// 或者使用仿函数：
struct Greater {
bool operator()(int a, int b) const { return a > b; }
};
std::sort(nums.begin(), nums.end(), Greater{});

相比普通函数指针，仿函数支持内联优化，且能携带数据状态，性能更高。

基本上就这些。掌握运算符重载和仿函数，能让C++代码更简洁、高效，尤其在设计容器、智能指针或定制算法时不可或缺。关键是理解语义一致性——重载后的行为应符合直觉，避免滥用导致代码难懂。

以上就是C++ operator重载教程_C++运算符重载规则与仿函数编写的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！