运算符重载和深浅拷贝

Posted 2022-06-25 ygsworld

对于某些运算符号(+,-,*,/....)，我们不满足与它原有的操作方式，而是要在对特有对象(如负数的加减)进行使用，但是编译器会不允许这样做，因为会与操作符原本的类型不匹配而导致操作失败。因此我们需要对运算符进行重载，即赋予它新的意义，从而满足我们的使用需求。

如complex_a和complex_b是两个复数对象求两个复数的和, 希望能直接写：complexa + comple_b

? 运算符重载的目的是：扩展C++中提供的运算符的适用范围，使之能作用于对象。

? 同一个运算符，对不同类型的操作数，所发生的行为不同。
? 对于复数对象：complex_a + complex_b   => 生成新的复数对象
? 对于整数：5 + 4 = 9

运算符重载的实质是函数重载，它可以重载为普通函数，也可以重载为成员，在对含有该运算法的表达式转换时，调用对应的运算符函数完成重载的操作。(依据参数的类型进行匹配)

 1 class Complex 
 2 
 3     public:double real,imag; 
 4     Complex( double r = 0.0, double i= 0.0 ):real(r),imag(i) 
 5     Complex operator-(const Complex & c); 
 6 ;
 7 Complex operator + ( const Complex & a, const Complex & b)
 8    
 9     return Complex( a.real+b.real,a.imag+b.imag); //返回一个临时对象
10 
11 Complex Complex::operator-(const Complex & c)
12 
13     return Complex(real - c.real, imag - c.imag); //返回一个临时对象
14 
15 //重载为成员函数时，参数个数为运算符目数减一。
16 //重载为普通函数时，参数个数为运算符目数。
17 int main()
18 
19     Complex a(4,4),b(1,1),c;
20     c = a + b; //等价于c=operator+(a,b)
21     cout << c.real << "," << c.imag << endl;//5,5,
22     cout << (a-b).real << "," << (a-b).imag << endl;//3,3
23     //a-b等价于a.operator-(b)
24     return 0;
25 

• 赋值运算符重载

有时候希望赋值运算符两边的类型可以不匹配，比如，把一个int类型变量赋值给一个Complex对象，把一个 char * 类型的字符串赋值给一个字符串对象,此时就需要重载赋值运算符“=”。赋值运算符“=”只能重载为成员函数

 1 class String 
 2 
 3     private:    
 4         char * str;
 5     public:
 6         String ():str(new char[1])  str[0] = 0;
 7         const char * c_str()  return str; ;
 8         String & operator = (const char * s);
 9     String::~String( )  delete [] str; 
10 ;
11 String & String::operator = (const char * s) 
12  //重载“=”以使得 obj = “hello”能够成立
13     delete [] str;
14     str = new char[strlen(s)+1];
15     strcpy( str, s);
16     return * this;
17 
18 int main()
19 
20     String s;
21     s = "Good Luck," ; //等价于 s.operator=("Good Luck,");
22     cout << s.c_str() << endl;
23     // String s2 = "hello!"; //error
24     s = "Shenzhou 8!"; //等价于 s.operator=("Shenzhou 8!");
25     cout << s.c_str() << endl;
26 return 0;
27 
28 // 输出：
29 // Good Luck,
30 // Shenzhou 8!

• 浅拷贝和深拷贝

一个字符串的例子

1 String S1, S2;
2 S1 = “this”;
3 S2 = “that”;
4 S1 = S2;

这几句的含义很清楚，一个S1串和S2串，并将S2赋值给S1,此时S1就和S2是一样的值。。但是....这样却不是我们理解的那种copy

它是在将s2赋值给s1的时候，将原来指向s1的指针取指向s2

原本指向‘this‘字符串的指针s1指向了‘that‘的字符空间，这样原来的‘this‘的字符空间就找不到了(变成内存垃圾)。

这就是浅拷贝。此时若我们释放s1所指向的存储空间，将会释放掉‘that‘，但是继续释放s2时，会发生问题(程序崩溃)，因为此刻s2指向的存储空间已经被s1所释放了

但是原来的‘this‘却孤独的无人问津，好惨 ...所以这样是很不妥的。。。或者，我们更换此刻s1的值，又导致‘that‘被更换了。。。就会一团糟。。

所以需要对原来的‘=‘号进行重载(深拷贝：生成一个新的，值与当前的值一样的，不同地址空间的复制，互相的操作不相往来的那种，即真正意义上的copy)

 1 class String 
 2 
 3 private: 
 4     char * str;
 5 public:
 6     String ():str(new char[1]) 
 7      
 8         str[0] = 0;
 9     
10     const char * c_str() 
11      
12         return str; 
13     ;
14     String & operator = (const char * s)
15     
16         delete [] str;//删除原来的str
17         str = new char[strlen(s)+1];//开辟足够大的存储空间
18         strcpy( str, s);//将s拷贝过来
19         return * this;//这样s1就会指向新分配的存储空间
20     ;
21     ~String( ) 
22      
23         delete [] str; 
24     
25 ;

但是，这样写还是有一点小问题的。如果我写了这个 s=s，就问又有小问题。这样在赋值时，左边的s先被delete，然后将右边s赋值给左边的s，但是右边的s已经没了啊？！？！？这样就出错了。所以代码要继续修改，成这样

1 String & operator = (const String & s)
2 
3     if( this == & s) //
4         return * this;//防止出现自己给自己赋值出错的情况，直接返回就行了
5     delete [] str;
6     str = new char[strlen(s.str)+1];
7     strcpy( str,s.str);
8     return * this;
9 

注意，返回值类型是String & 型这样是为了对应原来 “=”运算符的左右两边类型

1 //如
2 a = b = c;
3 (a=b)=c; //会修改a的值
4 //分别等价于：
5 a.operator=  (b.operator=(c));
6 (a.operator=(b)).operator=(c);

现在应该可以了。

但是。。。。

1 //为 String类编写复制构造函数的时候，会面临和不重载的 = 同样的问题，即默认构造函数会将=变成复制的操作，是浅拷贝！！所以我们用同样的方法处理。写个复制构造
2 String( String & s) 
3 
4     str = new char[strlen(s.str)+1];
5     strcpy(str,s.str)
6