c++运算符重载、模板.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,12.1,运算符重载,12.2,模板,12.3,小结,1,12.1,运算符重载,用“,+”,、“,-”,能够实现复数的加减运算吗？,实现复数加减运算的方法,重载,“,+”,、“,-”,运算符,运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义，使同一个运算符作用于不同类型的数据时导致不同的行为。,2,12.1.1,运算符重载的规则,C+,几乎可以重载全部的运算符，而且只能够重载,C+,中已经有的。,不能重载的运算符举例：,“,.”,、“,.*”,、“,:”,、“,?:,”,重载之后运算符的优先级和结合性都不会改变。,运算符重载是针对新类型数据的实际需要，对原有运算符进行适当的改造。,两种重载方式：重载为类的非静态成员函数和重载为非成员函数。,3,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,声明形式,函数类型,operator,运算符（形参）,.,重载为类成员函数时,参数个数,=,原操作数个数,-1,（后置,+,、,-,除外）,重载为非成员函数时,参数个数,=,原操作数个数,，且至少应该有一个自定义类型的形参。,4,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数（续）,双目运算符,B,如果要重载,B,为类成员函数，使之能够实现表达式,oprd1 B oprd2,，其中,oprd1,为,A,类对象，则,B,应被重载为,A,类的成员函数，形参类型应该是,oprd2,所属的类型。,经重载后，表达式,oprd1 B oprd2,相当于,oprd1.operator B(oprd2),5,12.1,运算符重载,例,12-1,（教材例,8-1,）复数类加减法运算重载,成员函数形式,将,“,+,”,、,“,-,”,运算重载为复数类的成员函数。,规则,:,实部和虚部分别相加减。,操作数,:,两个操作数都是复数类的对象。,6,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-1,（续）,#include,using namespace std;,class Complex/,复数类定义,public:/,外部接口,Complex(double r=0.0,double i=0.0):real(r),imag(i)/,构造函数,Complex operator+(const Complex,/,运算符,+,重载成员函数,Complex operator-(const Complex,/,运算符,-,重载成员函数,void display()const;/,输出复数,private:/,私有数据成员,double real;/,复数实部,double imag;/,复数虚部,;,7,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-1,（续）,Complex Complex:operator+(const Complex&c2)const/,重载运算符函数实现,return Complex(real+c2.real,imag+c2.imag);/,创建一个临时无名对象作为返回值,Complex Complex:operator-(const Complex&c2)const/,重载运算符函数实现,return Complex(real-c2.real,imag-c2.imag);/,创建一个临时无名对象作为返回值,void Complex:display()const,cout (real ,imag )endl;,8,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-1,（续）,int main()/,主函数,Complex c1(5,4),c2(2,10),c3;/,定义复数类的对象,cout c1=;c1.display();,cout c2=;c2.display();,c3=,c1-c2,;/,使用重载运算符完成复数减法,cout c3=c1-c2=;c3.display();,c3=,c1+c2,;/,使用重载运算符完成复数加法,cout c3=c1+c2=;c3.display();,return 0;,9,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-1,（续）,程序输出的结果为：,c1=(5,4),c2=(2,10),c3=c1-c2=(3,-6),c3=c1+c2=(7,14),10,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,运算符成员函数的设计,前置单目运算符,U,如果要重载,U,为类成员函数，使之能够实现表达式,U oprd,，其中,oprd,为,A,类对象，则,U,应被重载为,A,类的成员函数，无形参。,经重载后，表达式,U oprd,相当于,oprd.operator U(),11,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,运算符成员函数的设计（续）,后置单目运算符,+,和,-,如果要重载,+,或,-,为类成员函数，使之能够实现表达式,oprd+,或,oprd-,，其中,oprd,为,A,类对象，则,+,或,-,应被重载为,A,类的成员函数，且具有一个,int,类型,形参,。,经重载后，表达式,oprd+,相当于,oprd.operator+(0),12,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-2,（教材例,8-2,）,运算符前置,+,和后置,+,重载为时钟类的成员函数。,前置单目运算符，重载函数没有形参，对于后置单目运算符，重载函数需要有一个整型形参。,操作数是时钟类的对象。,实现时间增加,1,秒钟。,13,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,#include,using namespace std;,class Clock/,时钟类定义,public:/,外部接口,Clock(int hour=0,int minute=0,int second=0);,void showTime()const;,Clock/,前置单目运算符重载,Clock operator+(int);/,后置单目运算符重载,private:/,私有数据成员,int hour,minute,second;,;,Clock:Clock(int hour/*=0*/,int minute/*=0*/,int second/*=0*/),if(0=hour&hour 24&0=minute&minute 60,&0=second&second hour=hour;,this-minute=minute;,this-second=second;,else,cout Time error!endl;,14,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-2,（续）,void Clock:showTime()const/,显示时间函数,cout hour :minute :second=60),second-=60;,minute+;,if(minute=60),minute-=60;,hour=(hour+1)%24;,return*this;,Clock Clock:operator+(int)/,后置单目运算符重载,/,注意形参表中的整型参数,Clock old=*this;,+(*this);/,调用前置“,+”,运算符,return old;,15,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-2,（续）,int main(),Clock myClock(23,59,59);,cout First time output:;,myClock.showTime();,cout Show myClock+:;,(myClock+).showTime();,cout Show+myClock:;,(+myClock).showTime();,return 0;,16,12.1,运算符重载,12.1.2,运算符重载为成员函数,例,12-2,（续）,运行结果：,First time output:23:59:59,Show myClock+:23:59:59,Show+myClock:0:0:1,12.1.3,运算符重载为非成员函数,函数的形参代表依自左至右次序排列的各操作数。,后置单目运算符,+,和,-,的重载函数，形参列表中要增加一个,int,，但不必写形参名。,如果在运算符的重载函数中需要操作某类对象的私有成员，可以将此函数声明为该类的友元。,17,12.1,运算符重载,12.1.3,运算符重载为非成员函数（续）,双目运算符,B,重载后，表达式,oprd1 B oprd2,等同于,operator B(oprd1,oprd2),前置单目运算符,B,重载后，,表达式,B oprd,等同于,operator B(oprd),后置单目运算符,+,和,-,重载后，,表达式,oprd B,等同于,operator B(oprd,0),18,12.1,运算符重载,例,12-3,（教材例,8-3,）以非成员函数形式重载,Complex,的加减法运算和“,”运算符,将,+,、,-,（双目）重载为非成员函数，并将其声明为复数类的友元，两个操作数都是复数类的常引用。,将,（双目）重载为非成员函数，并将其声明为复数类的友元，它的左操作数是,std:ostream,引用，右操作数为复数类的常引用，返回,std:ostream,引用，用以支持下面形式的输出：,cout a b;,该输出调用的是：,operator (operator (cout,a),b);,19,12.1,运算符重载,12.1.3,运算符重载为非成员函数,/8_3.cpp,#include,using namespace std;,class Complex/,复数类定义,public:/,外部接口,Complex(double r=0.0,double i=0.0):real(r),imag(i)/,构造函数,friend Complex operator+(const Complex/,运算符,+,重载,friend Complex operator-(const Complex/,运算符,-,重载,friend ostream /,运算符,重载,private:/,私有数据成员,double real;/,复数实部,double imag;/,复数虚部,;,Complex operator+(const Complex&c1,const Complex&c2)/,重载运算符函数实现,return Complex(c1.real+c2.real,c1.imag+c2.imag);,20,12.1,运算符重载,12.1.3,运算符重载为非成员函数,例,12-3,（续）,Complex operator-(const Complex&c1,const Complex&c2)/,重载运算符函数实现,return Complex(c1.real-c2.real,c1.imag-c2.imag);,ostream&operator (ostream&out,const Complex&c)/,重载运算符函数实现,out (c.real ,c.imag );,return out;,int main()/,主函数,Complex c1(5,4),c2(2,10),c3;/,定义复数类的对象,cout c1=c1 endl;,cout c2=c2 endl;,c3=c1-c2;/,使用重载运算符完成复数减法,cout c3=c1-c2=c3 endl;,c3=c1+c2;/,使用重载运算符完成复数加法,cout c3=c1+c2=c3 endl;,return 0;,21,12.1,运算符重载,12.1.3,运算符重载为非成员函数,例,12-3,（续）,12.2.1,函数模板,函数模板可以用来创建一个通用功能的函数，以支持多种不同形参，进一步简化重载函数的函数体设计。,定义方法：,template,函数定义,模板参数表的内容,类型参数：,class,（或,typename,）标识符,常量参数：类型说明符 标识符,模板参数：,template,class,标识符,22,12.2,函数模板与类模板,23,求绝对值函数的模板,#include,using namespace std;,template,T abs(T x),return x 0?-x:x;,int main(),int n=-5;,double d=-5.5;,cout abs(n)endl;,cout abs(d)endl;,return 0;,12.2,函数模板与类模板,12.2.1,函数模板,运行,结果：,5,5.5,求绝对值函数的模板分析,编译器从调用,abs(),时实参的类型，推导出函数模板的类型参数。例如，对于调用表达式,abs(n),，由于实参,n,为,int,型，所以推导出模板中类型参数,T,为,int,。,当类型参数的含义确定后，编译器将以函数模板为样板，生成一个函数：,int abs(int x)return x 0?x:x;,24,12.2,函数模板与类模板,12.2.1,函数模板,例,12-4,（教材例,9-1,）函数模板的示例,/9_1.cpp,#include,using namespace std;,template/,定义函数模板,void outputArray(const T*array,int count),for(int i=0;i count;i+),cout arrayi ;,cout endl;,25,12.2,函数模板与类模板,12.2.1,函数模板,例,12-4,（续）,int main()/,主函数,const int A_COUNT=8,B_COUNT=8,C_COUNT=20;,int a A_COUNT=1,2,3,4,5,6,7,8;/,定义,int,数组,double bB_COUNT=1.1,2.2,3.3,4.4,5.5,6.6,7.7,8.8;/,定义,double,数组,char cC_COUNT=Welcome to see you!;/,定义,char,数组,cout a array contains:endl;,outputArray(a,A_COUNT);/,调用函数模板,cout b array contains:endl;,outputArray(b,B_COUNT);/,调用函数模板,cout c array contains:endl;,outputArray(c,C_COUNT);/,调用函数模板,return 0;,26,12.2,函数模板与类模板,12.2.1,函数模板,例,12-4,（续）,运行结果如下：,a array contains:,1 2 3 4 5 6 7 8,b array contains:,1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 6.6 7.7 8.8,c array contains:,W e l c o m e t o s e e y o u!,27,12.2,函数模板与类模板,12.2.1,函数模板,12.2.2,类模板,类模板的作用,使用类模板使用户可以为类声明一种模式，使得类中的某些数据成员、某些成员函数的参数、某些成员函数的返回值，能取任意类型（包括基本类型的和用户自定义类型）。,28,12.2,函数模板与类模板,类模板的声明,类模板：,template,class,类名,类成员声明,如果需要在类模板以外定义其成员函数，则要采用以下的形式：,template,类型名 类名,:,函数名（参数表）,29,12.2,函数模板与类模板,12.2.2,类模板,例,12-5,（教材例,9-2,）类模板应用举例,#include,#include,using namespace std;,/,结构体,Student,struct Student,int id;/,学号,float gpa;/,平均分,;,30,12.2,函数模板与类模板,12.2.2,类模板,例,12-5(,续,),template,class Store/,类模板：实现对任意类型数据进行存取,private:,T item;/item,用于存放任意类型的数据,bool haveValue;/haveValue,标记,item,是否已被存入内容,public:,Store();/,缺省形式（无形参）的构造函数,T/,提取数据函数,void putElem(const T /,存入数据函数,;,/,以下实现各成员函数。,template/,缺省构造函数的实现,Store:Store():haveValue(false),31,12.2,函数模板与类模板,12.2.2,类模板,32,例,12-5(,续,),template /,提取数据函数的实现,T&Store:getElem(),/,如试图提取未初始化的数据，则终止程序,if(!haveValue),cout No item present!endl;,exit(1);/,使程序完全退出，返回到操作系统。,return item;/,返回,item,中存放的数据,template/,存入数据函数的实现,void Store:putElem(const T&x),/,将,haveValue,置为,true,，表示,item,中已存入数值,haveValue=true;,item=x;/,将,x,值存入,item,12.2,函数模板与类模板,12.2.2,类模板,33,例,12-5(,续,),int main(),Store s1,s2;,s1.putElem(3);,s2.putElem(-7);,cout s1.getElem()s2.getElem()endl;,Student g=1000,23;,Store s3;,s3.putElem(g);,cout The student id is s3.getElem().id endl;,Store d;,cout Retrieving object D.;,cout d.getElem()endl,/,由于,d,未经初始化,在执行函数,D.getElement(),过程中导致程序终止,return 0;,12.2,函数模板与类模板,12.2.2,类模板,12.3,小结,主要内容,运算符重载的原理与实现、常用运算符重载示例、函数模板与类模板的语法和示例。,达到的目标,学会编写运算符重载函数，学会编写函数模板和类模板。,34,