[ C++ ] C++类与对象(中) 类中6个默认成员函数(2) --运算符重载

问题引入:

在C++中,如果一个类中什么成员都没有,简称空类。空类中什么都没有吗?并不是的,任何一个类在我们不写的情况下,都会自动生成下面6个默认成员函数。这6个默认成员函数包括:构造函数,析构函数,拷贝构造函数,赋值重载,以及两个取地址。

本篇我们重点来介绍赋值重载,我们在日期类中定义两个Date类型,如果我们要对这两个日期类进行日期的比较,日期的相减等等这些操作,我们该如何来完成呢?这就要用到本篇所提到的知识--运算符重载。

1.运算符重载

C++ 为了增强代码的可读性引入了运算符重载 运算符重载是具有特殊函数名的函数 ,也具有其返回值类型,函数名字以及参数列表,其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名字为:关键字 operator 后面接需要重载的运算符符号
函数原型: 返回值类型  operator 操作符 ( 参数列表 )

下来我们将写一个日期类的例子,一起来了解一下运算符重载吧。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);
	
	if (d1 == d2)
	{
	   cout << "==" << endl;
	}

	return 0;
}

我们如果想比较d1和d2进行比较,可以直接这样比较吗?

答案:是不行的。

原因:因为内置类型才能直接用各种运算符。而自定义类型不能直接用各种运算符。为了让自定义类型可以使用各种运算符,就给出了运算符重载的规则。

注意:这里的运算符重载和我们之前学习的函数重载是不一样的。函数重载是函数名相同参数不同,而运算符重载是我们自己重新定义,定义规则和意义。

因此C++提供了一个新的关键字operator,后面跟运算符,这里也叫运算符重载函数。

例如我们就要实现上述例子的d1和d2的比较,我们可以写一个==的运算符重载函数。

operator==(参数1,参数2)  

注意这里参数的个数是根据操作数的个数决定。例如:++只需要一个操作数,因此只需要一个参数;>  >=   <  <=  ==  !=  都需要两个操作数,因此需要两个参数。

那这里的返回值是什么呢?  

返回值:是运算符运算后的结果。这里我们比较的是d1和d2是否相等,因此这里的返回值应该是bool值。因此这个比较日期相等的运算符重载可以写成:

bool operator==(Date d1,Date d2) 

{

根据逻辑我们要比较d1和d2是否相等,我们就需要比较年,月,日分别相等。 因此我们可以写成

 bool operator==(Date d1, Date d2)
{
    return d1._year == d2._year
        && d1._month == d2._month
        && d1._day == d2._day;
}

这里是编译不通过的,因为这里的参数都是私有的,在类外是不能访问的。因此这里我们需要对这里进行修改。

修改的方法有下面几种:

1、将私有变成公有。 (这种方法显然不好)

2、提供函数接口。(在类中写public的一个函数拿到私有的元素,然后类外调用这个函数间接拿到私有元素。 ---   麻烦 不建议)

3、友元。(会破坏封装,我们后面会学习到)

4、将函数放在类里。(类里可以访问,大多推荐这个)

这里我们先使用第一种,因为函数放在类中会有一些小变化,下面会细讲。

这样我们这段代码变成了这样:

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
//private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
bool operator==(Date d1, Date d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}

int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);

	if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (operator==(d1, d2))
	{
		cout << "==" << endl;
	}

	return 0;
}

 

这样我们发现编译成功了。 

现在我们来将其放在类中,这样我们就可以访问私有的元素。

但是当我们直接将其放入类中时,我们编译不通过了,这里报错说参数太多了,可是按照逻辑我们就是应该传d1,d2呀,这里的问题又是什么呢?

 原因:这里其实不是2个参数,是3个参数,因为成员函数会包含一个隐藏的this指针。因此我们放在类中,我们就要少写一个参数。我们就应该写成这样:

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(Date d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	} 
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2022, 05, 16);
	Date d2(2022, 05, 16);

	if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (d1.operator(d2))
	{
		cout << "==" << endl;
	}

	return 0;
}

此时我们进行编译:

成功了。

实际上编译器在这里其实也会对this进行处理的。

但是上述的都是传值传参,都会调用拷贝构造。因此我们使用引用传参,如果不改变我们最好加上const。因此正确的我们应该这样写。

	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	} 

 通过上述的例子,我们大致将运算符重载进行了了解,其中我们需要注意的是:

注意:
1、不能通过连接其他符号来创建新的操作符:比如 operator@。
2、重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数。
3、用于内置类型的操作符,其含义不能改变,例如:内置的整型 + ,不 能改变其含义。
4、作为类成员的重载函数时,其形参看起来比操作数数目少 1 成员函数的操作符有一个默认的形参this ,限定为第一个形参。
5、.* :: sizeof ?: . 注意以上 5 个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

本篇我们实现了日期是否相等的比较,大家可以自己实现一下日期>  <  的运算符重载。以及日期+一个天数,日期-日期,日期-天数 的运算符重载(需要考虑显示情况,包含平闰年,大小月等)。我会和大家一起思考,下篇文章我尽量更出答案。大家也可以思考尝试写一写~~ 

(本篇完) 

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