C++编程语言中重载运算符（operator）介绍

迷南。 2022-05-22 00:25 206阅读 0赞

本文主要介绍在 C++ 编程语言中使用关键字 operator 重载运算符（也称“重载操作符”）的相关知识，同时通过示例代码介绍使用关键字 operator 重载运算符的具体方法。

# 1 概述 #

## 1.1 What ##

operator 是 C++ 的一个关键字，它和运算符（如 =）一起使用，表示一个**运算符重载函数**，在理解时可将 operator 和待重载的运算符整体（如 operator=）视为一个函数名。

使用 operator 重载运算符，是 C++ **扩展运算符功能**的方法。使用 operator 扩展运算符功能的原因如下：

*  使重载后的运算符的使用方法与重载前一致；
 *  扩展运算符的功能只能通过函数的方式实现。（实际上，C++ 中各种“功能”都是通过函数实现的）

## 1.2 Why ##

C++ 提供的运算符，通常只支持对于基本数据类型和标准库中提供的类进行操作，而对于用户自己定义的类，如果想要通过这些运算符实现一些基本操作（如比较大小、判断是否相等），就需要用户自己来定义这个运算符的具体实现了。

例如，我们设计了一个名为“person”的类，现在要判断 person 类的两个对象 p1 和 p2 是否一样相等，比较规则是比较对象的年龄（person 类的数据成员“age”）大小。那么，在设计 person 类的时候，就可以通过针对运算符“==”进行重载，来使运算符“==”具有比较对象 p1 和 p2 的能力（实际上比较的内容是 person 类中的数据成员“age”）。

上面描述的对运算符“==”进行重载，之所以叫“重载”，是由于编译器在实现运算符“==”功能的时候，已经针对这个运算符提供了对于一些基本数据类型的操作支持，只不过现在该运算符所操作的内容变成了我们自定义的数据类型（如 class），而在默认情况下，该运算符是不能对我们自定义的数据类型进行操作的。因此，就需要我们通过对该运算符进行重载，给出该运算符操作我们自定义的数据类型的方法，从而达到使用该运算符对我们自定义的数据类型进行运算的目的。

## 1.3 How ##

实现运算符重载的方式通常有以下两种：

*  运算符重载实现为类的成员函数；
 *  运算符重载实现为非类的成员函数（即全局函数）。

### 1.3.1 运算符重载实现为类的成员函数 ###

在类体中声明（定义）需要重载的运算符，声明方式跟普通的成员函数一样，只不过运算符重载函数的名字是“operator紧跟一个 C++ 预定义的操作符”，示例用法如下（person 是我们定义的类）：

bool operator==(const person& ps)
        {
            if (this->age == ps.age)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }

示例代码内容如下：

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    class person
    {
    private:
        int age;
    public:
        person(int nAge)
        {
            this->age = nAge;
        }
    
        bool operator==(const person& ps)
        {
            if (this->age == ps.age)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    };
    
    int main()
    {
        person p1(10);
        person p2(10);
        
        if (p1 == p2)
        {
            cout << "p1 is equal with p2." << endl;
    
        }
        else
        {
            cout << "p1 is not equal with p2." << endl;
        }
        
        return 0;
    }

编译并运行上述代码，结果如下：

![70][]

通过上述结果能够知道：因为运算符重载函数“operator==”是 person 类的一个成员函数，所以对象 p1、p2 都可以调用该函数。其中的 if (p1 == p2) 语句，相当于对象 p1 调用函数“operator==”，把对象 p2 作为一个参数传递给该函数，从而实现了两个对象的比较。

### 1.3.2 运算符重载实现为非类的成员函数（即全局函数） ###

对于全局重载运算符，代表左操作数的参数必须被**显式**指定。

示例代码如下：

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    class person
    {
    public:
        int age;
    };
    
    // 左操作数的类型必须被显式指定
    // 此处指定的类型为person类
    bool operator==(person const& p1 ,person const& p2)
    {
        if (p1.age == p2.age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    
    int main()
    {
        person p1;
        person p2;
        p1.age = 18;
        p2.age = 18;
    
        if (p1 == p2)
        {
            cout << "p1 is equal with p2." << endl;
        }
        else
        {
            cout << "p1 is NOT equal with p2." << endl;
        }
    
        return 0;
    }

编译并运行上述代码，结果如下：

![70 1][]

### 1.3.4 运算符重载的方式选择 ###

可以根据以下因素，确定把一个运算符重载为类的成员函数还是全局函数：

*  如果一个重载运算符是类的成员函数，那么只有当与它一起使用的左操作数是该类的对象时，该运算符才会被调用；而如果该运算符的左操作数确定为其他的类型，则运算符必须被重载为全局函数；
 *  C++ 要求'='、'\[\]'、'()'、'->'运算符必须被定义为类的成员函数，把这些运算符通过全局函数进行重载时会出现编译错误；
 *  如果有一个操作数是类类型（如 string 类），那么对于对称操作符（比如操作符“==”），最好通过全局函数的方式进行重载。

### 1.3.5 运算符重载的限制 ###

实现运算符重载时，需要注意以下几点：

*  重载后运算符的操作数至少有一个是用户定义的类型；
 *  不能违反运算符原来的语法规则；
 *  不能创建新的运算符；
 *  有一些运算符是不能重载的，如“sizeof”；
 *  =、()、\[\]、-> 操作符只能被类的成员函数重载。

### 1.3.6 运算符重载的详细用法 ###

*  赋值运算符的重载函数（operator=），请点击[此处][Link 1]

[70]: /images/20220522/f111baa347174e489be8f484a6d2b6af.png
[70 1]: /images/20220522/a9487f90992b4b7e9e9f5149ce7fc412.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/liitdar/article/details/80656156