C++ 运算符重载.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,前一页,休息,第九章 运算符重载,C+,语言程序设计,教程,1,本章主要内容,运算符重载概述,重载单目运算符,重载双目运算符,重载比较运算符,重载赋值运算符,重载下标运算符,重载运算符,new,与,delete,重载逗号运算符,重载类型转换运算符,2,9.1,运算符重载概述,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导致不同类型的行为。,主要优点之一就是用户自定义的数据类型可使用编译系统预定义的运算符。,必要性,C+,中预定义的运算符其运算对象只能是基本数据类型，而不适用于用户自定义类型（如类）,实现机制,将指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用，运算对象转化为运算符函数的实参。,编译系统对重载运算符的选择，遵循函数重载的选择原则。,3,注意,:,运算符重载的实质就是函数重载,在实现过程中,首先把指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用,运算对象转化为运算符函数的实参,然后根据实参的类型来确定需要调用的函数,这个过程是在编译过程中完成的,.,4,运算符重载的规则与限制,:,(1),可以重载,C+,中除下列运算符外的所有运算符：,.*:?:,(2),只能重载,C+,语言中已有的运算符，不可臆造新的。,(3),不改变原运算符的优先级和结合性。,(4),不能改变操作数个数。,(5),经重载的运算符，其操作数中至少应该有一个是自定义类型。,5,运算符重载有两种形式,:,(1),重载为类成员函数。一般形式为,:,函数类型,operator,运算符（形参表）,函数体,;,参数个数,=,原操作数个数,-1,（后置,+,、,-,除外）,(2),重载为友元函数。一般格式为,:,friend,函数类型,operator,运算符（形参表）,函数体,;,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。,6,例,复数类运算符重载,class Complex,public:,/,构造函数,Complex()realpart,=0.0;imagpart=0.0;Complex(double,r1,double i1)realpart=r1;imagpart=i1;,Complex(const,Complex&c),realpart,=,c.realpart;imagpart,=,c.imagpart,;,Complex(double,c)realpart,=(,double)c;imagpart,=0;,7,/,取复数的实部和虚部,double,real()return,realpart,;,double,imag()return,imagpart,;,/,算术运算符重载为成员函数,Complex operator+(const Complex,Complex operator-(const Complex,Complex operator*(const Complex,Complex operator/(const Complex,/,赋值运算符重载为成员函数,Complex,8,/,关系运算符重载为成员函数,bool,operator=(const Complex,bool,operator!=(const Complex,void Display();/,显示复数,private:,double,realpart,;,double,imagpart,;,;,#,endif,这个复数类定义了复数的,+,、,-,、*、,/,、,=,、等各项操作。,9,/,算术运算符重载为友元函数,friend Complex operator+(const,Complex&,const,Complex,friend Complex operator-(const,Complex&,const,Complex,对于成员函数，一元运算符的参数为,0,；二元运算符的参数个数为,1,，如复数类中的,=,运算符，参数个数为,2,。对于友元函数，参数的个数与操作数个数相同。,10,9.2,重载单目运算符,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,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,例,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,#include,class Clock/,时钟类声明,public:/,外部接口,Clock(int,NewH,=0,int,NewM,=0,int,NewS,=0);,void ShowTime,（）,;,void,operator+,（）,;/,前置单目运算符重载,void,operator+,(,int,);/,后置单目运算符重载,private:/,私有数据成员,int,Hour,Minute,Second;,;,14,void Clock:operator+,（）,/,前置单目运算符重载函数,Second+;,if(Second=60),Second=Second-60;,Minute+;,if(Minute=60),Minute=Minute-60;,Hour+;,Hour=Hour%24;,cout,=60),Second=Second-60;,Minute+;,if(Minute=60),Minute=Minute-60;,Hour+;,Hour=Hour%24;,cout,Clock+:;,16,/,其它成员函数的实现略,void main,（）,Clock myClock(23,59,59);,cout,First time output:;,myClock.ShowTime,（）,;,myClock,+,;,myClock.ShowTime,（）,;,+,myClock,;,myClock.ShowTime,（）,;,17,程序运行结果为：,First time output:23:59:59,Clock+:0:0:0,+Clock:0:0:1,重载运算符也可以具有返回值,其使用格式如同一般成员函数一样,.,18,9.3,重载双目运算符,对于双目运算符,一个运算数是对象本身的数据,由,this,指针给出,另一个运算数则需要通过运算符重载函数的参数表来传递,.,19,对双目运算符,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),20,例,:,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。,21,#include,class complex/,复数类声明,public:/,外部接口,complex(double r=0.0,double i=0.0)real=,r;imag,=i;/,构造函数,complex operator+(complex c2);/+,重载为成员函数,complex operator-(complex c2);/-,重载为成员函数,void display,（）,;/,输出复数,private:/,私有数据成员,double real;/,复数实部,double,imag,;/,复数虚部,;,22,complex complex:operator+(complex c2)/,重载函数实现,complex c;,c.real=c2.real+real;,c.imag,=c2.imag+imag;,return,complex(c.real,c.imag,);,23,complex complex:operator-(complex c2)/,重载函数实现,complex c;,c.real=real-c2.real;,c.imag,=imag-c2.imag;,return,complex(c.real,c.imag,);,24,void complex:display,（）,cout,(real,imag,),endl,;,void main,（）,/,主函数,complex,c1(5,4),c2(2,10),c3,;/,声明复数类的对象,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=;,c3display,（）,;,c3=c1+c2,;/,使用重载运算符完成复数加法,cout,、,或,=,的重载函数,.,比较运算符重载函数必须返回真或假,.,例,:,编写一个程序,测试输入的,3,条边的长度能否构成一个三角形,.,27,#include,class line,int,len,;,Public:,line(int,n)len,=n;,line,operator+(line,l)/”+”,运算符重载,int,x=,len+l.len,;,return,line(x,);,bool,operator(line l)/”,运算符重载,return(len,l.len,)?1:0;,;,28,Void main(),line a(10),b(5),c(14);,if(a+b,c&a+c,b&b+c,a),cout,“,能够构成一个三角形”,endl,;,else,cout,“,不能够构成一个三角形”,endl,;,29,9.5,重载赋值运算符,有两种类型的赋值运算符,:,(1)”+=”,和,”,-=”,等先计算后赋值的运算符,;,(2)”=”,即直接赋值的运算符,.,一、重载运算符,”,+=”,和,”,-=”,对于标准数据类型，,”,+=”,和,”,-=”,的作用是将一个数据与另一个数据进行加法或减法运算后，再将结果回送给赋值号左边的变量中。,重载后，使其实现其他相关的功能。,30,例子：分析以下程序,#include,Class vector,int,x,y,;,public:,vector();,vector(int,x1,int y1)x=x1;y=y1;,friend vector operator+=(,vectir,v1,vector v2)/,友元方式实现,v1.x+=v2.x;,v1.y+=v2.y;,return v1;,31,vector operator-=(vector v)/,成员函数方式实现,vector,tmp,;,tmp.x,=,x-v.x,;,tmp.y-y-v.y,;,return,tmp,;/,返回,tmp,对象,void display(),cout,“(”x“,”y“)”,endl,;,;,32,Void main(),vector v1(6,8),v2(3,6),v3,v4;,cout,“v1=”;v1.display();,cout,“v2=”;v2.display();,v3=v1+=v2;,cout,“v3=v1+=v2,后，,v3=”;v3.display();,v4=v1+=v2;,cout,“v4=v1+=v2,后，,v4=”;v4.display();,注意：程序中的重载运算符“,+=”,和“,-=”,与标准数据类型的“,+=”,和“,-=”,不完全相同。调用重载运算符时，例如,v1+=v2,，并不改变,v1,的值，而后者回改变运算符左边变量的值。,33,“=”,原有含义,:,将赋值号右边表达式的结果拷贝给赋值号左边的变量,.,“=”,的重载,:,将赋值号右边对象的私有数据依次复制到赋值号左边对象的私有数据中,.,如果一个类包含指针成员,且采用这种默认的按成员赋值,那么当这些成员撤消后,内存的使用将变得不可靠,.,二、重载运算符,”,=”,34,例,:,有一个,sample,类,sample inst1,inst2;,inst2=inst1;(,使用默认的赋值运算符,),则赋值之前,这两个对象内存分配如图,1;,赋值之后如图,2,只复制了指针而没有复制指针所指向的内存,现在他们都指向同一内存区,.,当不需要,inst1,inst2,对象后,调用析构函数,(,两次,),来撤消同一内存,会产生运行错误,.,p,p,inst2,inst2,p,p,inst2,inst2,图,1,图,2,35,可以重载运算符,”=”,来解决这个问题,.,重载该运算符的成员函数如下,:,方式,1:,Operator=(sample&s)/”=”,运算符重载成员函数,delete p;,p=new charstrlen(s.p)+1;,strcpy(p,s.p,);,方式,2:,Sample&operator=(sample&s)/”=”,运算符重载成员函数,delete p;,p=new charstrlen(s.p)+1;,strcpy(p,s.p,);,return *this;/,返回,inst2,对象,36,上述,”=”,运算符重载成员函数中,都把,s.p,的内容复制到,this.p,中,.,这样,在执行,inst2=inst1,后,内存分配结果如图所示,:,p,p,inst2,inst1,复制,37,9.6,重载下标运算符,下标运算符,”,通常用于取数组的某个元素,.,下标运算符重载可以实现数组下标的越界检测等,.,下标运算符重载函数只能作为类的成员函数,不能作为类的友元函数,.,例,:,分析以下程序,#include,#include,Class words,int,len,char*,str,;,public:,38,words(char,*s),str,=new charstrlen(s)+1;,strcpy(str,s,);,len,=,strlen(s,);,char operator (,int,n)/,下标运算符重载的成员函数,if(nlen-1)/,数组越界判断,cout,“,数组下标越界”,;,return /,返回一个特殊字符,else,return *(,str+n,);,void,disp,(),cout,str,endl,;,;,39,Void main(),words,word(“this,is c+book”);,word.disp);,cout,“,位置,0:”;,cout,word0,endl,;/,显示,T,cout,“,位置,15”;,cout,word15,endl,;/,显示,K,cout,“,位置,25”;,cout,word25,endl,;/,越界,40,9.7,重载运算符,new,与,delete,C+,提供了,new,和,delete,这两个运算符用于内存管理,在大多情况下,他们是非常有效的,.,但有些情况下需要自己管理内存,以克服,new,和,delete,的不足,.,这就要重载运算符,new,和,delete,使其按照要求完成对内存的管理,.,格式如下,:,void*operator,newsize_t,size),/,分配内存的算法,return,pointer_to_memory,;/,pointer_to_memory,为指向分配的内存的指针,void operator,delete(void,*p),/,释放内存的算法,41,例,:,分析以下程序的执行,#include,#include,Class,rect,int,length,width,;,Public:,rect(int,l,int,w),length=,l;width,=w;,void,disp,(),cout,“,面积,:”length*width,endl,;,42,Void*operator,new(size_t,size)/,重载,new,运算符成员函数,cout,“,重载,new,运算符分配内存”,endl,;,return,malloc(size,);,void operator,delete(void,*p)/,重载,delete,运算符成员函数,free(p,);,cout,“,重载,delete,运算符释放内存,”,disp,();,delete p;,43,9.8,重载逗号运算符,逗号运算符表达式,:”,左运算数,右运算数”,该表达式返回右运算数的值,.,用类的成员函数来重载逗号运算符,则只带一个右运算数,左运算数由指针,this,提供,.,例,:,分析以下程序,#include,#include,Class point,int,x,y,;,public:,point();,44,point(int,l,int,w)x=,l;y,=w;,void,disp()cout,“,面积”,x*y,endl,;,point,operator,(point,r)/,逗号运算符重载成员函数,point temp;,temp.x,=,r.x,;,temp.y,=,r.y,;,return temp;,point,operator+(point,r),point temp;,temp.x,=,r.x+x,;,temp.y,=,r.y+y,;,return temp;,;,45,Void main(),point r1(3,3),r2(5,8),r3(2,4);,r1.disp();,r2.disp();,r3.disp();,r1=(r1,r2+r3,r3);,r1.disp();,46,9.9,重载类型转换运算符,C+,提供了标准类型的相互转换,如执行以下语句,:,n=(int)1.87;,则,n=1.,同样,可以进行这种类型转换运算符重载,.,格式如下,:,operator,类型名,(),函数体,;,类型转换运算符重载函数没有返回类型,因为,”,类型名”就代表了它的返回类型,而且也没有任何参数,.,在调用过程中要带一个对象实参,.,类型转换运算符是将对象转换成类型名规定的类型,.,转换时的形式就像强制转换一样,.,如果没有转换运算符定义,直接用强制转换是不行的,因为强制转换只能对标准数据类型进行操作,对类类型的操作是没有定义的,.,47,转换运算符重载的缺点,:,无法定义其类对象运算符操作的真正含义,因为只能进行相应对象成员数据和一般数据变量的转换,.,例,:,设计程序,使,length,类将用户输入的,meter(,以,m,为单位,),值转换成以,km,为单位的长度,.,#include,Class length,int,meter;,Public:,length(int,m)meter,=m;,operator float()/float,类型转换重载成员函数,return (1.0*meter/1000);,;,48,Void main(),length a(1500);,float m=,float(a,);/,带一个对象实参进行调用,cout,“m=”m“,千米”,endl,;,49,50,