C++中的运算符重载详解

1、引例

class Complex
{
private:
    double Real,Image;
public:
    Complex():Real(0),Image(0)  {}
    Complex(double r, double i) : Real(r),Image(i) {}
    ~Complex()  {}
};

int main()
{
    Complex c1(1.2,2.3);
    Complex c2(45,56);

    Complex c3;
    c3 = c1.Add(c2);        
   
}

类非常简单，下面我们要讨论如何写一个Add函数，使得两个对象的属性相加，返回一个新的对象。

第一种：

Complex::Complex Add(const Complex &c)
{
    Complex co;
    co.Real = this->Real + c.Real;
    co.Image = this->Image + c.Image;
    return co;
}

问题1：如何写出最节省空间的Add函数？

第二种：

Complex::Complex Add(const Complex &c) const	
{
    return Complex(c.Real + this->Real, c.Image + this.Image);
}

由于不需要改变调用对象的属性值，我们给this指针添加const 修饰。

分析过程如下：

C++中的运算符重载详解

问题2：为什么第一种方式不节省空间呢？

首先第一种的代码比较繁琐，并且在函数栈帧中又创建了一个对象（第3行）。并且函数类型是值传递类型（第6行），返回的是一个将亡值对象。那么整个Add函数空间会产生两个对象，造成空间的浪费。

第二中代码创建的是无名对象，减少了一个co对象的创建，并且将无名对象直接作为将亡值对象传递给main函数中的c3。

问题3：我们能否将Add函数改为引用类型，这样来减少将亡值对象的创建

Complex::Complex &Add(const Complex &c) const	
{
    return Complex(c.Real + this->Real, c.Image + this.Image);
}

VS2019发现报错，不能返回引用对象：

C++中的运算符重载详解

我们进行分析：

C++中的运算符重载详解

问题4：我们能否将这个Add函数名改为 + 运算符？

//Complex::Complex Add(const Complex &c) const
Complex::Complex +(const Complex &c) const 
{
	Complex co;
	co.Real = this->Real + c.Real;
	co.Image = this->Image + c.Image;
	return co;
}

int main()
{
    ...
    //c3 = c1.Add(c2);  
    c3 = c1.+(c2);    //将原先Add的地方改变为加号。
    ...
}

这样使用，编译器又会报错，操作符不可作为一个有效的函数名来被使用。

问题5：如何使 +预算符作为函数名使用？

这就引出了今天的关键，函数运算符重载。

在C++中，为了使操作符作为一个有效的函数名，我们在操作符前面添加一个operator。

Complex operator+(const Complex &c) const 
{
     return Complex(c.Real + this->Real,c.Image + this->Image);
}

int main()
{
     Complex c1(1.2,2.3);
     Complex c2(10,10);
     Complex c3;
     c3 = c1 + c2;
    
     //上面一行实际上是
     //c3 = c1.operator+ (c2);
     //c3 = operator+(&c1,c2);  //编译器还会经过一次编译
}

前面几篇博客已经分析了第15行的由来，是将c1的地址传递给this指针，将c2作为形参c的别名传递给函数。

2、类中自动建立的函数

在C++中，如果我们定义一个类，它会给我们自动创建六个缺省函数：

构造函数析构函数拷贝构造函数赋值函数普通对象的&（取地址符）的重载常对象的&（取地址符）重载

代码示例如下：

class Object
{
public:
    Object()    {}							//构造函数
    ~Object()   {}							//析构函数
    Object(const Object &obj)   {}			//拷贝构造函数
    Object &operator=() {const Object &obj} //赋值函数
    {
        return *this;
    }
    
    Object *operator&()						//普通对象的&（取地址符）的重载
    {
        return this;
    }
    
    const Object *operator&() const			//常对象的&（取地址符）重载
    {
        return this;
    }

};

然后，在C11标准下，又增添了两个缺省函数，这里不做深究：

移动构造函数移动赋值函数

3、重载赋值运算符解析

回到最初的例子：

class Object
{
    int value;
public:
    Object ()   {
        cout << "create:" << this << endl;
    }                  //普通构造函数
    Object (int x = 0):value(x) {cout << "create:" << this << endl;}  //缺省构造函数
    ~Object()                       //析构函数
    {
        cout << "~Objcet() " << this << endl;
    }
    Object(Object &obj):value(obj.value)             
    {
        cout << "Copy create:" << this << endl;
    }

    int & Value()
    {
        return value;
    }

    const int &Value() const 
    {
        return value;
    }  
       
     Object &operator=(const Object& obj)        //此处加引用
    {
        this->value = obj.value;
        return *this;       //this指针指向objb的地址。赋值函数结束后，objb不会被消亡，所以可以以引用返回
    }
    
	void operator=(const Object& obj)       //赋值语句不可给this指针加const
    {
        this->value = obj.value;
    }
    
};

int main()
{
    Object objx(0);
    Object objy(0);
    objy = fun(objx);
    cout << objy.Value() << endl;
    return 0;
}

我们在34行添加一个等号运算符重载函数： void operator=(const Object& obj)

此处不可添加const修饰this指针，因为需要使用this指针作为左值被修改。

问题6：void operator=(const Object& obj) 只能用于 obja = objb，为什么不可以这样使用 obja = objb = objc；

我们逐一分析：

obja = objb = objc;

//当调用等号运算符函数的时候。
obja = objb.operator = (objc);
obja = operator = (&objb,objc);
//如果此处是调用的是 void operator=(const Object& obj) ；
//等号从右向左指向，我们不能把一个void 类型赋给一个obja对象类型。

我们将赋值运算符进行再次重载，丢弃 void 版本：

Object &operator=(const Object& obj)        //此处加引用
{
	this->value = obj.value;
	return *this;       //this指针指向objb的地址。赋值函数结束后，objb不会被消亡，所以可以以引用返回
}

这样就可以使用了。

我们接着上次的深入分析：

obja.operator=(operator=(&objb,objc));
operator=(&obja,operator=(&objb,objc));

问题7：如果遇到obja = obja这种情况，如何赋值呢？

回答：对this指针和形参引用进行判断。

Object &operator=(const Object &obj)
{
    if(this != &obj)
    {
        this->value = obj.value
    }
}

问题8：为什么函数是在栈区构建的，以引用返回打印的不是一个随机值？

运行程序，VS2012中，打印的是一个随机值。

VS2019打印的是一个正常值。

c));

> 问题7：如果遇到obja = obja这种情况，如何赋值呢？
>
> 回答：对this指针和形参引用进行判断。

```cpp
Object &operator=(const Object &obj)
{
    if(this != &obj)
    {
        this->value = obj.value
    }
}