C++矩阵类中的运算符重载和二维数组动态申请内存

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学校的题

3、矩阵（三）
编写C++程序完成以下功能：
（1）用类来实现矩阵，定义一个矩阵的类，属性包括：
1.矩阵大小，用 lines, rows（行、列来表示）；
2.存贮矩阵的数组指针，根据矩阵大小动态申请（new）。
（2）矩阵类的方法包括：
1.构造函数，参数是矩阵大小，需要动态申请存贮矩阵的数组；
2.析构函数，需要释放矩阵的数组指针；
3.拷贝构造函数，需要申请和复制数组；
4.输入，可以从cin中输入矩阵元素；
5.输出，将矩阵格式化输出到cout；
6.矩阵相加的函数，实现两个矩阵相加的功能,结果保存在另一个矩阵类，但必须矩阵大小相同；
7.矩阵相减的函数，实现两个矩阵相减的功能,结果保存在另一个矩阵类，但必须矩阵大小相同。

二维数组动态申请内存

有三种方法：
1.两层指针,先申请一个指针数组,再为数组中每个指针申请内存

//申请：int **Matrix = new int*[ROW];    for (int i = 0; i < ROW; i++)        Matrix[i] = new int[COL];//释放：for (int i = 0; i < ROW; i++)        delete[] p[i];//先释放指针数组中的一级指针    delete[] p;//在释放二级指针

优劣：行和列都可以是变量，但是写起来麻烦。

2.给行指针申请内存
int (*a)[10]表示一个行指针，这个行指针指向10个int的一个数组。
（注：int *a[10]就是定义10个元素的指针数组）

int(*Matrix)[COL] = new int[ROW][COL];//为行指针申请row的内存//也可以写作int(*A2)[COL] = (int(*)[COL])new int[ROW*COL];delete[]Matrix;

优劣：好写好删除，但是列要是个常数 。

3.定义一级指针，直接申请一片内存

    int *Matrix = new int[ROW*COL];    for (int i = 0; i < ROW*COL; i++)        cin >> Matrix[i];    for (int i = 0; i < ROW; i++)    {        for (int j = 0; j < COL; j++)            cout << Matrix[ROW*i + j] << " ";        cout << "\n";    }    delete Matrix;

优劣：行列都可以是变量，也很好写，但是用起来和二维数组不太一样，可能会有点麻烦 。

运算符重载

本题中要求了=号重载，=号重载的必要在于：

1.当类动态申请内存以后，编译器默认的=函数浅拷贝，也就是不会删除掉原有的内存再申请新内存的。2.有了拷贝构造函数为什么还要重载=函数?拷贝构造函数是在对象一开始被定义构造的时候使用。对已有对象的赋值用=函数。

运算符重载的要点：

1.传入参数为const & class：如果传入的不是引用会又调用形式参数的构造函数和析构函数，当类很大的时候造成增大开销。
2.返回也是引用：如果返回是一个类,会调用构造函数和析构函数，再次增大开销。
3.在+重载里不用普通的Matrix对象而用动态申请的对象：函数结束时在栈里的局部变量都会被析构，返回回来的是个空的对象，new的东西在堆里面，不会被自动释放，只能手动释放。

代码

#include <iostream>#include <iomanip>using namespace std;class Matrix{    int lines, rows;    int *M;//矩阵的指针public:    Matrix(int, int, int *);    Matrix(Matrix&);    //构造函数    void Set(int, int);    friend ostream& operator <<(ostream&, const Matrix&);    friend istream& operator >>(istream&, const Matrix&);    Matrix& operator + (const Matrix&);    Matrix& operator - (const Matrix&);    Matrix& operator = (const Matrix&);    ~Matrix();};Matrix::Matrix(int line=0, int row=0,int *pM=NULL)//构造函数{    if (line < 0 || row < 0)//不能传入负数    {        cout << "error matrix!\n";        lines = rows = 0;        return;    }    lines = line;    rows = row;    M = new int[lines*rows];//申请内存}Matrix::Matrix(Matrix& M2)//拷贝构造函数{    lines = M2.lines;    rows = M2.rows;    M = new int[lines*rows];//申请内存    for(int i=0;i<rows*lines;i++)            M[i] = M2.M[i];//赋值}void Matrix::Set(int line=-1, int row=-1){    if (line != -1)//line不缺省，需要更新lines的值        lines = line;    if (row != -1)//row不缺省，需要更新rows的值        rows = row;        //更新长宽完成    if (line < 0 || row < 0)    {        cout << "error matrix!\n";        lines = rows = 0;        return;    }    if (M != NULL)delete M;//删除原有内存        M = new int[lines*rows];        //重新申请内存}istream& operator >>(istream& istr, const Matrix& m){    for (int i = 0; i <m.lines*m.rows; i++)                istr >> m.M[i];    return istr;}ostream& operator <<(ostream& ostr, const Matrix& m){    for (int i = 0; i < m.lines; i++)        {            for (int j = 0; j <m.rows; j++)                ostr << setw(4) << m.M[i*m.lines+j] << " ";            ostr << '\n';        }    ostr << '\n';    return ostr;}Matrix& Matrix::operator + (const Matrix& M2){    if (M2.lines != lines || M2.rows != rows)//矩阵大小不一样    {        cout << "The two matrixs can't do the operation!\n";        return Matrix();//返回空矩阵    }    Matrix *M3 =new Matrix(lines,rows);    //new的东西是在堆里面,函数结束不会被删除    Matrix& Re =*M3;    for (int i = 0; i < lines * rows; i++)        M3->M[i] = M[i] + M2.M[i];    return Re;//传引用就不会调用构造函数，节省开销}Matrix& Matrix::operator - (const Matrix& M2){    if (M2.lines != lines || M2.rows != rows)//矩阵大小不一样    {        cout << "The two matrixs can't do the operation!\n";        return Matrix();    }    Matrix *M3 = new Matrix(lines, rows);    //new的东西是在堆里面,函数结束不会被删除    Matrix& Re =*M3;//建立那片内存的引用    for (int i = 0; i < lines*rows; i++)        M3->M[i] = M[i] - M2.M[i];    return Re;//传引用就不会调用构造函数，节省开销}Matrix& Matrix::operator=(const Matrix& M2){    if (this != &M2)//防止自赋值    {        if(M!=NULL)delete M;        lines = M2.lines;        rows = M2.rows;        M = new int[lines*rows];//重新开辟内存        for (int i = 0; i < lines*rows; i++)            M[i] = M2.M[i];    }    return *this;}Matrix::~Matrix(){    delete M;}int main(){       int line, row;    Matrix A1, A2, A3;    Matrix* pA1 = new Matrix;    Matrix* pA2 = new Matrix;    Matrix* pA3 = new Matrix;    cout << "Input lines and rows of matrixA1:\n";    cin >> line >> row;    A1.Set(line, row);    cout << "Input A1:\n";    cin >> A1;    //输入A1    cout << "Input lines and rows of matrixA2:\n";    cin >> line >> row;    A2.Set(line, row);    cout << "Input A2:\n";    cin >> A2;    //输入A2    cout<< "\n\n";    A3 = A1 + A2;    cout << A1 << "+\n" << A2 << "=\n"<< A3 << "\n\n";    A3 = A1 - A2;    cout << A1 << "-\n" << A2 << "=\n" << A3 << "\n\n";    cout << "\n\n";    cout << "Input lines and rows of matrixpA1:\n";    cin >> line >> row;    pA1->Set(line, row);    cout << "Input pA1:\n";    cin >> *pA1;    //输入pA1    cout << "Input lines and rows of matrixpA2:\n";    cin >> line >> row;    pA2->Set(line, row);    cout << "Input pA2:\n";    cin >> *pA2;    cout << "\n\n";    //输入pA2    *pA3 = *pA1 + *pA2;    cout << *pA1 << "+\n" << *pA2 << "=\n" << *pA3 << "\n\n";    *pA3 = *pA1 - *pA2;    cout << *pA1 << "-\n" << *pA2 << "=\n" << *pA3 << "\n\n";    system("pause");    return 0;}