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一、重载 左移 << 运算符
1、左移 << 运算符作用
左移运算符重载 , 可参考 【C++】运算符重载 ⑧ ( 左移运算符重载 | 友元函数 / 成员函数 实现运算符重载 | 类对象 使用 左移运算符 ) 博客 ;
左移运算符 用于 cout << s1 << endl
语句中 , 将 s1 对象输出到 cout 标准输出流中 , 这是
2、重载 左移 << 运算符
使用 全局函数 实现 左移运算符 << 重载 :
- 首先 , 写出函数名 ,
cout << s1
左移操作符重载 , 函数名规则为 " operate " 后面跟上要重载的运算符 , 函数名是operate<<
;
operate<<
- 然后 , 根据操作数 写出函数参数 , 参数一般都是 对象的引用 ;
cout << s1
左操作数是 ostream cout 标准输出流 , 参数中是引用类型 ;cout << s1
右操作数是 String s 类对象 , 参数中是引用类型 ;
operator<<(ostream& out, String& s)
- 再后 , 根据业务完善返回值 , 返回值可以是 引用 / 指针 / 元素 ; 此处返回 void 即可 ; 返回 ostream& 引用类型 , 是为了支持链式调用 cout << s1 << endl;
ostream& operator<<(ostream& out, String& s)
- 最后 , 实现函数体 , 编写具体的运算符操作业务逻辑 ;
// 全局函数 中实现 String 左移运算符重载
// 返回 ostream& 引用类型 , 是为了支持链式调用 cout << s1 << endl;
ostream& operator<<(ostream& out, String& s)
{
cout << "调用重载 左移 << 操作符函数 ostream& operator<<(ostream& out, String& s)" << endl;
// 在函数体中将 String 对象的 m_p 指针指向的数据输出到 out 输出流中
out << s.m_p << endl;
// 该返回值还需要当左值使用
return out;
}
同时 , 还要在 String 类中 , 将上述函数声明为 String 类的 友元函数 ;
class String
{
// 使用 全局函数 实现 左移运算符 << 重载
// 将全局函数 声明为 String 的友元函数
friend ostream& operator<<(ostream& out, String& s);
}
二、自定义类使用技巧
1、直接访问类的私有指针成员
在开发中 , 自定义了一个 class 类 , 其中定义了 指针 类型的 成员变量 ;
一般情况下 , 成员变量 都要 声明为 私有 private 的 ;
如果要 直接是使用 私有的指针变量 ,
可以通过 public 函数获取 私有成员 ;
class String
{
public:
// 获取私有成员 char* m_p
char* str()
{
return this->m_p;
}
// 获取私有成员 int m_len
int len()
{
return this->m_len;
}
private:
// 字符串长度 , 不包括 '\0'
// 内存占用空间大小 = 字符串长度 + 1
int m_len;
// 字符串指针, 指向堆内存中的字符串
char* m_p;
};
2、为指针分配指定大小内存并初始化 0
在 有参构造函数 中 , 接收 int 类型的参数 , 该参数表示字符串大小 ;
如果 参数 为 0 , 则创建一个空字符串 , 指针指向的内存空间大小为 1 , 只存放一个 ‘\0’ 字符 , 表示字符串的结尾 ;
如果 参数 大于 0 , 为 字符串指针 分配 该大小 + 1 的内存空间 , 然后将这块内存空间赋值 0 ;
代码示例 :
// 有参构造函数 , 接收 int 类型值 , 表示字符串大小
String::String(int len)
{
if (len == 0)
{
// 默认构造一个空字符串 , 字符串长度为 0
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小是 1 , 内容是 '\0'
this->m_len = 0;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝空字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, "");
}
else
{
// 获取传入字符串的长度
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = len;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 将内存空间设置为 0 内容
memset(this->m_p, 0, this->m_len);
}
};
三、完整代码示例
1、String.h 类头文件
#pragma once
#include "iostream"
using namespace std;
class String
{
public:
// 默认的无参构造函数
String();
// 有参构造函数 , 接收一个 char* 类型字符串指针
String(const char* p);
// 有参构造函数 , 接收 int 类型值 , 表示字符串大小
String(int len);
// 拷贝构造函数 , 使用 String 对象初始化 对象值
String(const String& s);
// 析构函数
~String();
public:
// 重载等号 = 操作符 , 右操作数是 String 对象的情况
String& operator=(const String& s);
// 重载等号 = 操作符 , 右操作数是 字符串常量值 的情况
String& operator=(const char* p);
// 重载 数组下标 [] 操作符
char& operator[](int i);
// 使用 全局函数 实现 左移运算符 << 重载
// 将全局函数 声明为 String 的友元函数
friend ostream& operator<<(ostream& out, String& s);
public:
// 获取私有成员 char* m_p
char* str();
// 获取私有成员 int m_len
int len();
private:
// 字符串长度 , 不包括 '\0'
// 内存占用空间大小 = 字符串长度 + 1
int m_len;
// 字符串指针, 指向堆内存中的字符串
char* m_p;
};
2、String.cpp 类实现
// 使用 strcpy 函数报错
// error C4996: 'strcpy': This function or variable may be unsafe.
// Consider using strcpy_s instead.
// To disable deprecation, use _CRT_SECURE_NO_WARNINGS.
// See online help for details.
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "String.h"
// 默认的无参构造函数
String::String()
{
// 默认构造一个空字符串 , 字符串长度为 0
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小是 1 , 内容是 '\0'
m_len = 0;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
m_p = new char[m_len + 1];
// 拷贝空字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(m_p, "");
cout << "调用无参构造函数" << endl;
}
// 有参构造函数 , 接收一个 char* 类型字符串指针
String::String(const char* p)
{
if (p == NULL)
{
// 默认构造一个空字符串 , 字符串长度为 0
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小是 1 , 内容是 '\0'
this->m_len = 0;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝空字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, "");
}
else
{
// 获取传入字符串的长度
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = strlen(p);
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, p);
}
cout << "调用有参构造函数" << endl;
}
// 有参构造函数 , 接收 int 类型值 , 表示字符串大小
String::String(int len)
{
if (len == 0)
{
// 默认构造一个空字符串 , 字符串长度为 0
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小是 1 , 内容是 '\0'
this->m_len = 0;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝空字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, "");
}
else
{
// 获取传入字符串的长度
// 但是 , 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = len;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 将内存空间设置为 0 内容
memset(this->m_p, 0, this->m_len);
}
};
// 拷贝构造函数 , 使用 String 对象初始化 对象值
String::String(const String& s)
{
// 拷贝字符串长度
// 注意 : 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = s.m_len;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, s.m_p);
cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
}
// 析构函数
String::~String()
{
if (this->m_p != NULL)
{
// 之前使用 new 分配的内存
// 释放内存就需要使用 delete
// 使用 malloc 分配的内存需要使用 free 释放
delete[] this->m_p;
// 设置指针指为空 , 避免出现野指针
this->m_p = NULL;
// 设置字符串长度为 0
this->m_len = 0;
}
}
// 重载等号 = 操作符 , 右操作数是 String 对象的情况
String& String::operator=(const String& s)
{
// 先处理本对象已分配的内存
if (this->m_p != NULL)
{
// 之前使用 new 分配的内存
// 释放内存就需要使用 delete
// 使用 malloc 分配的内存需要使用 free 释放
delete[] this->m_p;
// 设置指针指为空 , 避免出现野指针
this->m_p = NULL;
// 设置字符串长度为 0
this->m_len = 0;
}
// 拷贝字符串长度
// 注意 : 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = s.m_len;
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, s.m_p);
cout << "调用重载 等号 = 操作符函数 String& String::operator=(const String& s)" << endl;
return *this;
}
// 重载等号 = 操作符 , 右操作数是 字符串常量值 的情况
String& String::operator=(const char* p)
{
// 先处理本对象已分配的内存
if (this->m_p != NULL)
{
// 之前使用 new 分配的内存
// 释放内存就需要使用 delete
// 使用 malloc 分配的内存需要使用 free 释放
delete[] this->m_p;
// 设置指针指为空 , 避免出现野指针
this->m_p = NULL;
// 设置字符串长度为 0
this->m_len = 0;
}
// 拷贝字符串长度
// 注意 : 字符串指针 指向的内存空间大小需要 +1 , 内容是 '\0'
this->m_len = strlen(p);
// 使用 new 关键字为 char* m_p; 指针分配内存
// 对于基础数据类型 new 等同于 malloc
this->m_p = new char[this->m_len + 1];
// 拷贝字符串到 m_p 指向的内存中
strcpy(this->m_p, p);
cout << "调用重载 等号 = 操作符函数 String& String::operator=(const char* p)" << endl;
return *this;
}
// 重载 数组下标 [] 操作符
char& String::operator[](int i)
{
cout << "调用重载 下标 [] 操作符函数 char& String::operator[](int i)" << endl;
// 直接返回对应 i 索引字符
return this->m_p[i];
}
// 获取私有成员 char* m_p
char* String::str()
{
return this->m_p;
}
// 获取私有成员 int m_len
int String::len()
{
return this->m_len;
}
// 全局函数 中实现 String 左移运算符重载
// 返回 ostream& 引用类型 , 是为了支持链式调用 cout << s1 << endl;
ostream& operator<<(ostream& out, String& s)
{
cout << "调用重载 左移 << 操作符函数 ostream& operator<<(ostream& out, String& s)" << endl;
// 在函数体中将 String 对象的 m_p 指针指向的数据输出到 out 输出流中
out << s.m_p << endl;
// 该返回值还需要当左值使用
return out;
}
3、Test.cpp 测试类
#include "iostream"
using namespace std;
// 导入自定义的 String 类
#include "String.h"
int main() {
// 调用无参构造函数
String s1;
// 调用有参构造函数
String s2("Tom");
// 调用拷贝构造函数
String s3 = s2;
// 调用重载的等号运算符函数, 右操作数是 String 对象
s1 = s2;
// 调用重载的等号运算符函数, 右操作数是 字符串常量值 , char* 指针类型
s3 = "Jerry";
// 调用重载的下标运算符函数
char c = s3[3];
// 调用 重载的 左移运算符 函数
cout << s3 << endl;
// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
system("pause");
return 0;
}