C++重载IO输入输出流运算符

Posted 2022-11-24 Linux编程学堂

重载流输入、输出运算符

C++对终端IO流的操作，封装了cout, cin等类。然后，这些类重载了“<<”和“>>”等运算符，实现对数据流的输入、输出操作。

那么，C++的流输入运算符“<<”和流提取运算符“>>”是C++在类库中提供的，所以C++编译系统都在类库中提供输入流istream和输出流ostream，cin和cout分别是istream类和ostream类的对象。在类库提供的头文件中已经对“<<”和“>>”进行了重载，使之作为流插入运算符和流提取运算符，能用来输出和输入C++标准类型的数据。

用户自己定义的类型的数据，是不能直接用“<<”和“>>”来输出和输入的，如果想用它们输出和输入自己声明的类型的函数，必须对他们重载。

对“<<”和“>>”重载的函数形式如下：

istream& operator >> (istream&, 自定义类&);

ostream& operator << (ostream&, 自定义类&);

即重载“>>”运算符的第一个参数和函数返回类型都必须是 istream& 类型，第二个参数就是要进行输入操作的类。重载“<<”运算符的第一个参数和函数返回类型都必须是ostream& 类型，第二个参数是要进行输出操作的类。因此，只能将重载“>>”和“<<”的函数作为 友元 函数或普通的函数，而不能将它们定义为成员函数。

因为，对于“>>”和“<<” 运算符的左操作数是 cout 和 cin，假设有如下调用：

student stud; //student 是自己定义的一个类

cout << stud; //输出stud 对象

那么“<<”运算符的 左 操作数是 cout 对象，或者，“>>”运算符的左操作数是 cin对象。如果要把“<<”运算符定义为“成员函数”，也只能定义为 cout 对象的成员函数，那么，上面的调用，可以如下：

cout.operator << (stud); //是由cout 对象调用它自己的operator <<() 函数来操作

所以，要想重载 operator <<( ); 函数来操作 student 类，只能够把 operator <<(); 函数声明为student类的友元函数，或者定义为一个普通函数。不能把它定义为student类的一个成员函数。

对于一个问题还需要解释：根据重载的 operator <<(); 函数如下：

ostream& operator << (ostream&, 自定义类&);

我们看到，其返回类型是 ostream& ，是一个输出流对象的引用。在函数 operator <<( ); 操作完之后，为什么还要返回一个 ostream& 这样一个输出流对象的引用呢？看如下的一个输出语句就知道了：

int a = 162899;

cout << "a = " << a;

上面执行 cout 输出的时候，其实是调用了2个重载的 operator <<(); 函数：

(1) 首先执行cout << "a = " 来输出一个字符串“a = ”那么，调用：

ostream .operator <<(String) //重载函数是ostream 类的成员函数

operator <<(ostream, String) //重载函数不是ostream 的成员函数，但是，要接收2 个参数，第一个参数必须是ostream 类型，因为，我们执行cout << "a = " 语句的时候，"<<"运算符的左操作数是cout 对象，是ostream 类型，所以，该函数不是ostream 的成员函数，那么，第一个参数就是ostream 类型。所以，这两个函数，都可以实现 cout 输出字符串的操作。

所以，先输出流字符串“a = ”。

(2) 然后，再执行“ <<  a ”语句，它必须有如下的函数定义，才能够输出。

ostream .operatro <<(int)

operator <<(ostream, int)

所以，在“<< a”语句的左边，怎么样都必须要有一个 ostream 类型的对象，才能够顺利的完成“<< a”这样的操作。

所以，在执行“cout << “a = ””这样的语言之后，该函数必须返回一个 ostream 类对象，以支持后面继续输出“<< a”的操作。

所以，我们规定，在重载“<<”和“>>”操作符的时候，为了能够支持连续第使用该操作符，例如：

int a, double d, float f;

cin >> a >> d >> f; //输出数据

cout << a << d << f; //输出数据

那么，我们在重载了“<<”操作符之后，返回 ostream 类对象，在重载了“>>”操作符之后，返回istream类对象。

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