C++运算符重载剖析

摘要： 重载是面向对象程序设计中的一种重要机制，可以提高程序可读性，实现多态性。C++语言中有两种重载：函数重载和运算符重载。运算符重载实质就是函数重载。本文主要讨论的是C++中运算符重载的规则、机制以及形式。

Abstract： Overloading is one of the important mechanisms in object oriented programming， it can improve the readability of the program to achieve polymorphism. There are two kinds of overloading in C++ language： function overloading and operator overloading. In fact， operator overloading is overloaded functions. This paper mainly discusses the rules， mechanisms and forms of operator overloading in C++.

关键词： 程序设计；面向对象；函数重载；运算符重载；多态性

Key words： program design；object oriented；function overloading；operator overloading；polymorphism

中图分类号：TP312.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0213-02

1 绪论

自然语言中的“一词多义”，反映到程序中就是重载。例如“行动”、“银行”，“行”到底发何音，是何意，要根据上下文理解。

在C语言中，运算符符“-”既表示两数相减，又表示取一个数的相反数；既可作用于整型数据，又可作用于实型、指针等其它类型的数据，这就是运算符重载。C++是C功能的扩充，比C更完善，更全面。

所谓运算符重载就是同一个运算符，根据不同的数据类型有着不同的含义和运算，具体含义要根据上下文理解。重载扩充了C++预定义的运算符的运算范围，运算符既可对已有数据类型进行运算，又可对用户自己定义的新类型数据进行运算，方便编程。

2 运算符重载语法形式

格式：函数类型 operator 运算符（形参表）

{函数体；}

功能：operator与运算符的组合就是函数名。

运算符重载实质就是函数重载， C++在编译过程中，把operator与运算符的组合解释为函数名，然后按照函数的定义、引用处理。

例1 class Co //复数类

{ public：

Co（double r=0，double i=0） //构造函数

{ rd=r；im=i；}

Co operator+（ const Co &c1）； //重载运算符

{return Co（rd+c1.rd，im+c1.im）；}

private：

double rd；//实数

double im；//虚数

}；

inline co Co：：operator +（const Co &c1）

{return Co（rd + c1.rd， im + c1.im）；}

main（）

{Co x（2.5，8.6），y（5.4，3.2），z；

int i=5，j=6，k；

k=i+j； //+用C++原来+的含义

z=x+y； //+用operator+函数实现，重载原来+的含义

}

可重载的运算符

+ - * / % ^ & |

+= -= *= /= %= ^= &= |=

++ > ！ < > && ||

-- = ！= = ～ ，

->* -> [] （） new delete = ==

可重载的运算符

.*和->成员指针运算符。分量运算符 ：： ？：sizeof

3 运算符重载的规

①重载的运算符有限制。②不能改变原运算符的优先级、结合性、操作数的个数、语法结构。③对已有的C++运算符重载。④当运算符重载为类的成员函数时，函数的参数个数比原来的操作个数要少一个。原因是成员函数通过this指针隐式地访问类对象的参数；当重载为类的友元函数时，参数个数与原操作数个数相同。⑤运算符重载实质上是函数重载，因此编译程序按照函数重载的处理办法对运算符重载进行处理。⑥旧类型旧含义，新类型新含义，新含义与旧含义功能相似。

4 运算符重载形式

4.1 重载为类的成员函数 如例1所示。程序中出现的表达式：x+y编译程序将给解释为：x.operator+（y），其中，x和y是Co类的对象。operator+（）是运算+的重载函数。该运算符重载函数仅有一个参数y。可见，当重载为成员函数时，双目运算符仅有一个参数。对单目运算符，重载为成员函数时，不能再显式说明参数。重载为成员函数时，总时隐含了一个参数，该参数是this指针。this指针是指向调用该成员函数对象的指针。

4.2 重载为友元函数 运算符重载函数还可以为友元函数。当重载友元函数时，将没有隐含的参数this指针。这样，对双目运算符，友元函数有2个参数，对单目运算符，友元函数有一个参数。但是，有些运行符不能重载为友元函数，它们是：=，（），[]和->。

重载为友元函数的运算符重载函数的定义格式如下：

friend operator （）{……}

例2 class Co //复数类

{ public：

Co（double r=0，double i=0） //构造函数

{ rd=r；im=i；}

friend Co operator +（const Co &c1， const Co &c2）；

private：

double rd；//实数

double im；//虚数

}；

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

{return Co（c1.rd + c2.rd， c1.im + c2.im）；}

main（）

{Co x（2.5，8.6），y（5.4，3.2），z；

z=x+y； //+用operator+函数实现，重载原来+的含义

}

对于双目运算符，重载为成员函数时，仅一个参数，另一个被隐含；重载为友元函数时，有两个参数，没有隐含参数。因此，程序中出现的 x+y编译程序解释为：operator+（x， y）调用函数Co operator +（const coplex &c1， const Co &c2）进行求值。

5 重载输出流运算符

例3 class Co //复数类

{ public：

Co（double r=0，double i=0） { rd=r；im=i；} //构造函数

friend ostream &operator

private：

double rd；//实数

double im；//虚数

}；

ostream &operator

{ output

if（c.im>0） output

if（c.im！=0） output

return output；}

main（）

{Co x（2.5，8.6），y（5.4，-3.2）；cout

cout

程序运行结果是：2.5+8.6i

5.4-3.2i

6 结语

多态性是面向对象程序设计的重要支柱之一，而运算符重载又是实现多态性的一个重要途径。运算符重载使得程序员把运算符的使用扩展到操作数是对象的情况，由运算符构成的表达式常常比函数调用更简洁易懂，熟练掌握运算符重载，以提高C++编程能力。

参考文献：

[1]钱能.C++程序设计教程[M].清华大学出版社，2006.

[2]郑莉.C++语言程序设计[M].清华大学出版社，2002.

[3]杨俊清.C++程序设计[M].西安电子科技大学出版社，2003.