类和对象【四】运算符重载

运算符重载的概念

运算符重载，就是对已有的运算符重新进行定义，增加其另一种功能，以适应不同的数据类型
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，也具有返回值类型，函数名以及参数列表
其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

运算符重载（函数）

通过 运算符重载（函数）即可让已有的运算符增加一种运算方式（规则）

运算符重载函数的函数体中的代码，就是运算方式（规则）

返回值就是运算算的结果

【例：自定义的日期类，如果想计算某一个日期之后n天是什么日期，就可以重载已有的+运算符，让它增加一种日期+天数的运算方式（规则）】

返回值类型：任意类型

根据运算符重载（函数）的作用，自定义返回值类型和返回值

函数名：operator已有操作符

例

运算符重载（函数）的特点和注意点

1. 运算符重载（函数）的参数的相对位置【左，右】，就是操作符的左操作数和右操作数

2. 不能创建新的运算符，只能重载已有的运算符
   例
   

3. 运算符重载不会也不能改变原运算符的优先级和结合性
   例：重载运算符+之后，+的优先级不变，还是在乘除之后。结合性也没变，还是左结合

4. 运算符重载函数的参数表中至少有一个参数是自定义类型
   因为运算符重载不允许修改原内置的运算符的运算规则，而如果参数都是内置类型就是在修改原内置的运算符的运算规则，而并非增加运算规则
   例
   

5. 运算符重载函数可以是全局函数，也可以是成员函数
   作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数是隐藏的this

6. :: sizeof 条件运算符?: 点运算符. .* 这5个运算符不能重载

3个比较特殊的运算符重载

赋值运算符（=）重载

赋值运算符重载其实也是类的默认成员函数，它的作用就是给对象赋值

也就是说如果程序员没有显式地实现赋值运算符重载，编译器也会自动生成一个默认的赋值运算符重载

这个默认的赋值运算符重载函数只实现了浅拷贝

返回值类型和返回值

返回值类型是自定义类型（类）的引用，返回值为*this
原因：

1. 返回引用就不用调用拷贝构造，可以提高效率
2. 可以链式编程
   （即连续赋值 例：a=b=c，因为赋值运算符右结合，所以c先赋值给b，并返回b的引用，返回的b的引用再赋值，相当于a=b）

参数

显式的参数只有一个，一般为该类的对象的引用
因为赋值运算符只能重载为成员函数，所以还有一个隐式的参数是每个成员函数都有的this指针

函数体

一般为两部分：

1. 判断显式传入的那个参数是不是this指向的
   如果是就是this指向的对象赋值给this指向的对象，也就是自己赋值给自己，没有必有，所以直接返回

2. 执行拷贝
   如果成员没有申请资源，就直接浅拷贝【此时不显式实现赋值运算符（=）重载，直接使用编译器给的默认的也可以】
   如果有成员申请了资源，就必须显式地实现深拷贝

例

++运算符重载（- -运算符重载类似）

++运算符既可以重载为成员函数，又能重载成全局函数

前置++

其实我们常念的口诀：前置++，先++后使用
中的使用，使用的是前置++运算的结果，也就是返回值

前置++的返回值：

必须是++后的参数的引用

原因：

1. 保证一直对同一个对象进行运算，我们常常使用++之后的结果直接作为另一个操作符的操作数
   例 (++a)+=3，++a返回了a的引用，才能把后面的+=3加等到a上
   而直接返回对象的值，返回的是它拷贝构造后的一个东西，并非++之前的对象【地址不一样】

2. 返回引用可以不用调用拷贝构造，可以提高效率

前置++的函数体

一般分为两部分

1. 执行对象+=1的操作
2. 返回对象的引用

例

后置++

常念的口诀：后置++，先使用，后++
中的使用，使用的是后置++运算的结果，也就是返回值

后置++的返回值：

返回值：传入的参数的临时拷贝

原因：

要先使用后++，所以后置++的返回值要是参数刚传入函数时的值，但是后置++函数也要完成++的操作所以需要一个临时的对象存储参数刚传入的值，最后再返回这个对象
又因为是在函数中创建的对象，函数结束就销毁，所以不能返回它的引用

参数表：

重载为成员函数时：operator++(int)
重载为全局函数时：operator++(要++的对象的引用，int)

为什么要有int这个占位类型？
因为后置++是前置++的重载，=如果参数表相同，就没法重载
所以规定后置++运算符重载时
用int占位参数区分它和前置++的重载函数

后置++的函数体

一般分为三部分

1. 拷贝构造出返回的对象
2. 执行++的操作
3. 返回拷贝构造出的对象

例

<<运算符重载（>>运算符重载类似）

<<运算符重载，主要实现把对象输出到屏幕/文件等，一般用cout指执行输出

<<运算符只能重载成全局函数

为什么呢？
因为如果把<<运算符重载为成员函数，因为this是所有成员函数隐式的第一个参数
那么cout就只能是第二个参数
此时函数参数的相对位置是this在左，cout在右，而运算符重载函数的参数的相对位置，决定左右操作数是谁
所以把<<运算符重载为成员函数时，this（对象）是左操作数，cout是右操作数
也就是重载之后，我们要这样输出对象： a<<cout
不符合我们的习惯

<<运算符重载函数的返回值

返回值类型：ostream&【ostream是C++标准库中的输出流类，我们常用的cout就是它实例化的对象】

返回值：ostream实例化的对象的引用

原因：

1. 返回ostream实例化的对象的引用可以达成链式编程【即 这样就可以：cout<<a<<b<<c了】
2. 返回引用不需要调用拷贝构造，可以提高效率

<<运算符重载函数的参数表

operator<<（ostream& out, 要输出的对象的引用）

<<运算符重载函数的函数体

一般分为两部分

1. 执行对象的数据输出
2. 返回ostream实例化的对象的引用

例