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C++——类和对象（3）

news 来源：原创 2024/9/21 18:32:44

一、赋值运算符重载

1.定义和使用

2.特点

二、日期类的实现

（1）Date.h

(2)Date.cpp

三、取地址运算符重载

1.const成员函数

2.取地址运算符重载

四、写在最后

一、赋值运算符重载

1.定义和使用

（1）当运算符被用于类类型的对象时，C++允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定：类类型对象使用运算符时，必须转换去调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

（2）运算符重载是具有特殊名字的函数，它的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

（3）重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象数量⼀样多。比如：⼀元运算符有⼀个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第⼆个参数。

（4）如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数比运算对象少⼀个。

（5）运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

（6）不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：比如：operator@。

（7）.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。

#include<iostream>
using namespace std;class A
{
public:void func(){cout << "A::func()" << endl;}
};typedef void(A::*PF)(); //成员函数指针类型int main()
{// C++规定成员函数要加&才能取到函数指针 PF pf = &A::func;A obj;//定义ob类对象temp // 对象调⽤成员函数指针时，使⽤.*运算符 (obj.*pf)();return 0;
}

（8）重载操作符至少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义。

//编译报错："operator + "必须有至少一个类类型的形参
int operator(int x, int y)
{return x - y;
}

（9）⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义。比如Date类重载operator-就有意义，但是重载operator*就没有意义。

（10）重载++运算符时，有前置++和后置++，但运算符重载函数名都是operator++，无法很好的区分。 C++规定：后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}//日期相等：年月日都相等bool operator==(const Date& d){return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;}//前置++Date& operator++(){cout << "前置++" << endl;//...return *this;}//后置++Date operator++(int){Date tmp;cout << "后置++" << endl;//...return tmp;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2024, 7, 5);Date d2(2024, 7, 6);// 运算符重载函数可以显示调⽤ d1.operator==(d2);// 编译器会转换成 d1.operator==(d2); d1 == d2;// 编译器会转换成 d1.operator++(); ++d1;// 编译器会转换成 d1.operator++(0); d1++;return 0;
}

（11）重载>> 和 << 时，需要重载为全局函数，因为如果重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了对象 << cout，不符合使用的习惯，降低了可读性。

重载为全局函数把ostream / istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对象。

2.特点

（1）赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这里要注意和拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。

int main()
{Date d1(2024, 7, 5);Date d2(d1);Date d3(2024, 7, 6);d1 = d3;// 需要注意这⾥是拷⻉构造，不是赋值重载 // 赋值重载完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值// ⽽拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象 Date d4 = d1;return 0;
}

（2）赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const 当前类类型引用，否则会传值传参会有拷贝。

（3）有返回值，且建议写成当前类类型引用，引用返回可以提高效率，有返回值的目的是为了支持连续赋值场景。

// 传引⽤返回，减少拷⻉ 
// d1 = d2;Date& operator=(const Date& d)
{// 检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况 if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}// d1 = d2表达式的返回对象应该为d1，也就是*this return *this;
}

（4）没有显式实现时，编译器会自动生成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载的行为跟默认拷贝构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷贝 / 浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)，对自定义类型成员变量会调用它的赋值重载函数。

（5）像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现赋值运算符重载。

像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a数组指向了资源，编译器自动生成的赋值运算符重载完成的值拷贝 / 浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。

像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员，编译器自动生成的赋值运算符重载会调用Stack的赋值运算符重载，也不需要我们显示实现MyQueue的赋值运算符重载。

（6）还有⼀个小技巧，如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么它就需要显示写赋值运算符重载，否则就不需要。

二、日期类的实现

（1）Date.h

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;#include<assert.h>class Date
{// 友元函数声明 friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1);void Print() const;// 直接定义类⾥⾯，它默认是inline // 频繁调⽤ int GetMonthDay(int year, int month){assert(month > 0 && month < 13);static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 
31, 31, 30, 31, 30, 31 }; if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year 
% 400 == 0)){return 29;}else{return monthDayArray[month];}}bool CheckDate();bool operator<(const Date& d) const;bool operator<=(const Date& d) const;bool operator>(const Date& d) const;bool operator>=(const Date& d) const;bool operator==(const Date& d) const;bool operator!=(const Date& d) const;// d1 += 天数 Date& operator+=(int day);Date operator+(int day) const;// d1 -= 天数 Date& operator-=(int day);Date operator-(int day) const;// d1 - d2int operator-(const Date& d) const;// ++d1 -> d1.operator++()Date& operator++();// d1++ -> d1.operator++(0)// 为了区分，构成重载，给后置++，强⾏增加了⼀个int形参 // 这⾥不需要写形参名，因为接收值是多少不重要，也不需要⽤ // 这个参数仅仅是为了跟前置++构成重载区分 Date operator++(int);    Date& operator--();Date operator--(int);// 流插⼊ // 不建议，因为Date* this占据了⼀个参数位置，使⽤d<<cout不符合习惯 //void operator<<(ostream& out);private:int _year;int _month;int _day;
};// 重载 
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

(2)Date.cpp

#include"Date.h"//日期是否合法
bool Date::CheckDate()
{if (_month < 1 || _month > 12|| _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month)){return false;}else{return true;}
}Date::Date(int year, int month, int day)
{_year = year;_month = month;_day = day;if (!CheckDate()){cout << "⽇期⾮法" << endl;}
}void Date::Print() const
{    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}// d1 < d2
bool Date::operator<(const Date& d) const
{if (_year < d._year){return true;}else if (_year == d._year){if (_month < d._month){return true;}else if (_month == d._month){return _day < d._day;}}return false;
}// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& d) const
{return *this < d || *this == d;
}bool Date::operator>(const Date& d) const
{return !(*this <= d);
}bool Date::operator>=(const Date& d) const
{return !(*this < d);
}bool Date::operator==(const Date& d) const
{    return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}bool Date::operator!=(const Date& d) const
{return !(*this == d);
}// d1 += 50
// d1 += -50
Date& Date::operator+=(int day)
{if (day < 0){return *this -= -day;}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){++_year;_month = 1;}}return *this;
}Date Date::operator+(int day) const
{Date tmp = *this;tmp += day;return tmp;
}// d1 -= 100
Date& Date::operator-=(int day) 
{if (day < 0){return *this += -day;}    _day -= day;while (_day <= 0){--_month;if (_month == 0){_month = 12;_year--;}// 借上⼀个⽉的天数 _day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;
}Date Date::operator-(int day) const
{Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}//++d1
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}// d1++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;
}Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}// d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d) const
{Date max = *this;Date min = d;int flag = 1;if (*this < d){max = d;min = *this;flag = -1;}int n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "⽉" << d._day << "⽇" << endl;return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{cout << "请依次输⼊年⽉⽇:>";in >> d._year >> d._month >> d._day;if (!d.CheckDate()){cout << "⽇期⾮法" << endl;}return in;
}

三、取地址运算符重载

1.const成员函数

（1）将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。

（2）const实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。 const 修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// void Print(const Date* const this) constvoid Print() const{cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{// 这⾥⾮const对象也可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩⼩ Date d1(2024, 7, 5);d1.Print();const Date d2(2024, 8, 5);d2.Print();return 0;
}

2.取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了，不需要去显示实现。

除非⼀些很特殊的场景，比如我们不想让别人取到当前类对象的地址，就可以自己实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。

class Date
{ 
public :Date* operator&(){return this;// return nullptr;}const Date* operator&()const{return this;// return nullptr;}private :int _year ; // 年 int _month ; // ⽉ int _day ; // ⽇ 
};