C 運算子過載和友元函式用法

2021-06-29 13:58:26 字數 4938 閱讀 6532

1.運算子過載定義:

c++中預定義的運算子的操作物件只能是基本資料型別。但實際上,對於許多使用者自定義型別(例如類),也需要類似的運算操作。這時就必須在c++中重新定義這些運算子,賦予已有運算子新的功能,使它能夠用於特定型別執行特定的操作。運算子過載的實質是函式過載,它提供了c++的可擴充套件性,也是c++最吸引人的特性之一。

運算子過載是通過建立運算子函式實現的,

運算子函式定義了過載的運算子將要進行的操作。運算子函式的定義與其他函式的定義類似,惟一的區別是運算子函式的函式名是由關鍵字operator和其後要過載的運算子符號構成的。運算子函式定義的一般格式如下:

《返回型別說明符》 operator 《運算子符號》(《參數列》)

2.運算子過載時要遵循以下規則:

(1) 除了類屬關係運算子"."、成員指標運算子".*"、作用域運算子"::"、sizeof運算子三目運算子"?:"以外,c++中的所有運算子都可以過載。

(2) 過載運算子限制在c++語言中已有的運算子範圍內的允許過載的運算子之中,不能建立新的運算子。

(3) 運算子過載實質上是函式過載,因此編譯程式對運算子過載的選擇,遵循函式過載的選擇原則。

(4) 過載之後的運算子不能改變運算子的優先順序和結合性,也不能改變運算子運算元的個數及語法結構

(5) 運算子過載不能改變該運算子用於內部型別物件的含義。它只能和使用者自定義型別的物件一起使用,或者用於使用者自定義型別的物件和內部型別的物件混合使用時。

(6) 運算子過載是針對新型別資料的實際需要對原有運算子進行的適當的改造,過載的功能應當與原有功能相類似,避免沒有目的地使用過載運算子。

(7)過載運算子的函式不能有預設的引數,否則就改變了運算子的引數個數,與前面第3點相矛盾了;

(8)過載的運算子只能是使用者自定義型別,否則就不是過載而是改變了現有的c++標準資料型別的運算子的規則了,會引會天下大亂的;

(9)使用者自定義類的運算子一般都必須過載後方可使用,但兩個例外,運算子「=

」和「&

」不必使用者過載;

(10)運算子過載可以通過成員函式的形式,也可是通過友元函式非成員非友元的普通函式

3.運算子過載的形式:

運算子函式過載一般有兩種形式:過載為類的成員函式過載為類的非成員函式。非成員函式通常是友元。(可以把乙個運算子作為乙個非成員、非友元函式過載。但是,這樣的運算子函式訪問類的私有和保護成員時,必須使用類的公有介面中提供的設定資料和讀取資料的函式,呼叫這些函式時會降低效能。可以內聯這些函式以提高效能。)

1) 成員函式運算子

運算子過載為類的成員函式的一般格式為:

《函式型別》 operator 《運算子》(《參數列》)

如:

mytime operator+( const time & t  ) const;

當運算子過載為類的成員函式時,函式的引數個數比原來的運算元要少乙個(後置單目運算子除外),

這是因為成員函式用this指標

隱式地訪問了類的乙個物件

,它充當了運算子函式最左邊的運算元。因此:

(1) 雙目運算子過載為類的成員函式時,函式只顯式說明乙個引數,該形參是運算子的右運算元。

(2) 前置單目運算子過載為類的成員函式時,不需要顯式說明引數即函式沒有形參

(3) 後置單目運算子過載為類的成員函式時,函式要帶有乙個整型形參。

呼叫成員函式運算子的格式如下:

《物件名》.operator《運算子》(《引數》)

它等價於

《物件名》《運算子》《引數》 例如

a+b

等價於a.operator

+(b)

。一般情況下,我們採用運算子的習慣表達方式。

2) 友元函式運算子

運算子過載為類的友元函式的一般格式為:

friend《函式型別》 operator 《運算子》(《參數列》) 如:

friend mytime operator+( const mytime & t1, const mytime & t2 );

當運算子過載為類的友元函式時,由於沒有隱含的this指標,因此運算元的個數沒有變化,

所有的運算元都必須通過函式的形參進行傳遞,函式的引數與運算元自左至右一一對應。

調用友元函式運算子的格式如下:

operator 《運算子》(《引數1>,《引數2>)

它等價於

《引數1>《運算子》《引數2> 例如

:a+b

等價於operator +(a,b)

4.兩種過載形式的比較

在多數情況下,將運算子過載為類的成員函式和類的友元函式都是可以的。但成員函式運算子與友元函式運算子也具有各自的一些特點:

(1) 

一般情況下,

單目運算子最好過載為類的成員函式雙目運算子則最好過載為類的友元函式

(2) 以下一些雙目運算子不能過載為類的友元函式:=、()、、->。

(3) 型別轉換函式只能定義為乙個類的成員函式而不能定義為類的友元函式。

(4) 若乙個運算子的操作需要修改物件的狀態,選擇過載為成員函式較好。

(5) 若運算子所需的運算元(尤其是第乙個運算元)希望有隱式型別轉換,則只能選用友元函式。

(6) 

當運算子函式是乙個成員函式時,

最左邊的運算元(或者只有最左邊的運算元)必須是運算子類的乙個類物件(或者是對該類物件的引用)。

如果左邊的運算元必須是乙個不同類的物件,

或者是乙個內部型別的物件,該運算子函式必須作為乙個友元函式來實現。

(7) 當需要過載運算子具有可交換性時,選擇過載為友元函式。

5.例項:

1)用成員函式來過載運算子:

#include using namespace std;

class x

x operator +(const x &rx)

int geti()

};int main()

friend complex operator+(const complex&,const complex&);

void display();

private:

double real;

double image;}; 

complex operator+(const complex &c1,const complex &c2)

void complex::display();

void print(const integer& obj)

void main()

2.4.2類y的所有成員函式都為類x友元函式—友元類

2.4.2.1目的:使用單個宣告使y類的所有函式成為類x的友元,它提供一種類之間合作的一種方式,使類y的物件可以具有類x和類y的功能。

2.4.2.2語法:

宣告位置:公有私有均可,常寫為私有(把類看成乙個變數)

宣告: friend +類名(不是物件哦)

2.4.2.3**:

class girl;

class boy;

void boy::disp(girl &x) //函式disp()為類boy的成員函式,也是類girl的友元函式;

void boy::disp(girl &x) //函式disp()為類boy的成員函式,也是類girl的友元函式

}

使用友元函式的優勢在於:

1、避免使用 mt << cout型別違反運算子使用習慣的寫法;

2、使用返回引用提供鏈式賦值支援。

友元函式的繼承問題:

接上文,如若基類過載了《操作符達到了自定義的列印輸出,對於派生類而言,友元函式並非成員函式,無法繼承,故使用強制型別轉換將派生類指標轉換為基類指標從而達到使用基類友元函式的目的。指標的轉換有兩種方式:

stream & operator <<( ostream & os, const mydrivedatetime &mdvt )

{ os<< (const mytime &) mdvt;

os<<"mydrivedatetime.date : "<< mdvt.date《型別轉換方法的使用中派生類首先使用強制型別轉換呼叫基類的輸出函式,再新增派生類中特有的成員變數的列印輸出。

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