[ C++ ] C++类与对象(中) 类中6个默认成员函数 -- 运算符重载

Posted 2022-05-18 小白又菜

问题引入：

在C++中，如果一个类中什么成员都没有，简称空类。空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数。这6个默认成员函数包括：构造函数，析构函数，拷贝构造函数，赋值重载，以及两个取地址。

本篇我们重点来介绍赋值重载，我们在日期类中定义两个Date类型，如果我们要对这两个日期类进行日期的比较，日期的相减等等这些操作，我们该如何来完成呢？这就要用到本篇所提到的知识--运算符重载。

1.运算符重载

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，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

下来我们将写一个日期类的例子，一起来了解一下运算符重载吧。

class Date

public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
;

int main()

  Date d1(2022, 05, 16);
  Date d2(2022, 05, 16);
  
  if (d1 == d2)
  
     cout << "==" << endl;
  

  return 0;

我们如果想比较d1和d2进行比较，可以直接这样比较吗？

答案：是不行的。

原因：因为内置类型才能直接用各种运算符。而自定义类型不能直接用各种运算符。为了让自定义类型可以使用各种运算符，就给出了运算符重载的规则。

注意：这里的运算符重载和我们之前学习的函数重载是不一样的。函数重载是函数名相同参数不同，而运算符重载是我们自己重新定义，定义规则和意义。

因此C++提供了一个新的关键字operator，后面跟运算符，这里也叫运算符重载函数。

例如我们就要实现上述例子的d1和d2的比较，我们可以写一个==的运算符重载函数。

operator==(参数1，参数2)  

注意这里参数的个数是根据操作数的个数决定。例如：++只需要一个操作数，因此只需要一个参数；>  >=   <  <=  ==  !=  都需要两个操作数，因此需要两个参数。

那这里的返回值是什么呢？  

返回值：是运算符运算后的结果。这里我们比较的是d1和d2是否相等，因此这里的返回值应该是bool值。因此这个比较日期相等的运算符重载可以写成：

bool operator==(Date d1，Date d2) 

 

根据逻辑我们要比较d1和d2是否相等，我们就需要比较年，月，日分别相等。 因此我们可以写成

 bool operator==(Date d1, Date d2)

    return d1._year == d2._year
        && d1._month == d2._month
        && d1._day == d2._day;

这里是编译不通过的，因为这里的参数都是私有的，在类外是不能访问的。因此这里我们需要对这里进行修改。

修改的方法有下面几种：

1、将私有变成公有。 (这种方法显然不好)

2、提供函数接口。(在类中写public的一个函数拿到私有的元素，然后类外调用这个函数间接拿到私有元素。 ---   麻烦 不建议)

3、友元。(会破坏封装，我们后面会学习到)

4、将函数放在类里。(类里可以访问，大多推荐这个)

这里我们先使用第一种，因为函数放在类中会有一些小变化，下面会细讲。

这样我们这段代码变成了这样：

class Date

public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  
//private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
;
bool operator==(Date d1, Date d2)

  return d1._year == d2._year
    && d1._month == d2._month
    && d1._day == d2._day;


int main()

  Date d1(2022, 05, 16);
  Date d2(2022, 05, 16);

  if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (operator==(d1, d2))
  
    cout << "==" << endl;
  

  return 0;

 

这样我们发现编译成功了。 

现在我们来将其放在类中，这样我们就可以访问私有的元素。

但是当我们直接将其放入类中时，我们编译不通过了，这里报错说参数太多了，可是按照逻辑我们就是应该传d1,d2呀，这里的问题又是什么呢？

 原因：这里其实不是2个参数，是3个参数，因为成员函数会包含一个隐藏的this指针。因此我们放在类中，我们就要少写一个参数。我们就应该写成这样：

class Date

public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  
  bool operator==(Date d)
  
    return _year == d._year
      && _month == d._month
      && _day == d._day;
   
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
;

int main()

  Date d1(2022, 05, 16);
  Date d2(2022, 05, 16);

  if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (d1.operator(d2))
  
    cout << "==" << endl;
  

  return 0;

此时我们进行编译：

成功了。实际上编译器在这里其实也会对this进行处理的。

但是上述的都是传值传参，都会调用拷贝构造。因此我们使用引用传参，如果不改变我们最好加上const。因此正确的我们应该这样写。

bool operator==(const Date& d)
  
    return _year == d._year
      && _month == d._month
      && _day == d._day;
  

 通过上述的例子，我们大致将运算符重载进行了了解，其中我们需要注意的是：

注意：

1、不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@。

2、重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数。

3、用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义。

4、作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1成员函数的操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参。

5、.* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

本篇我们实现了日期是否相等的比较，大家可以自己实现一下日期>  <  的运算符重载。以及日期+一个天数，日期-日期，日期-天数 的运算符重载(需要考虑显示情况，包含平闰年，大小月等)。我会和大家一起思考，下篇文章我尽量更出答案。大家也可以思考尝试写一写~~ 

（本篇完）