运算符重载 前缀++ 后缀++
来源:互联网 发布:directx修复软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 09:29
运算符重载:
运算符与类结合,产生新的含义。
为什么要引入运算符重载?
作用:为了实现类的多态性(多态是指一个函数名有多种含义)
怎么实现运算符的重载?
方式:类的成员函数 或 友元函数(类外的普通函数)
规则:不能重载的运算符有 . 和 .* 和 ?: 和 :: 和 sizeof
友元函数和成员函数的使用场合:一般情况下,建议一元运算符使用成员函数,二元运算符使用友元函数
1、运算符的操作需要修改类对象的状态,则使用成员函数。如需要做左值操作数的运算符(如=,+=,++)
2、运算时,有数和对象的混合运算时,必须使用友元
3、二元运算符中,第一个操作数为非对象时,必须使用友元函数。如输入输出运算符<<和>>
具体规则如下:
运算符
建议使用
所有一元运算符
成员函数
= ( ) [ ] ->
必须是成员函数
+= -= /= *= ^= &= != %= >>= <<= , 似乎带等号的都在这里了.
成员函数
所有其它二元运算符, 例如: –,+,*,/
友元函数
<< >>
必须是友元函数
2. 参数和返回值
当参数不会被改变,一般按const引用来传递(若是使用成员函数重载,函数也为const).
对于返回数值的决定:
1) 如果返回值可能出现在=号左边, 则只能作为左值, 返回非const引用。
2) 如果返回值只能出现在=号右边, 则只需作为右值, 返回const型引用或者const型值。
3) 如果返回值既可能出现在=号左边或者右边, 则其返回值须作为左值, 返回非const引用。
运算符重载举例:
+和 -运算符的重载:
调用:
总结:
1、由于+ -都是出现在=号的右边,如c=a+b,即会返回一个右值,可以返回const型值
2、后几个表达式讨论的就是,数和对象混合运算符的情况,一般出现这种情况,常使用友元函数
3、双目运算符的重载:
重载运算符函数名:operator@(参数表)
隐式调用形式:obj1+obj2
显式调用形式:obj1.operator+(OBJ obj2)---成员函数
operator+(OBJ obj1,OBJ obj2)---友元函数
执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator+()
++和--运算符的重载:
函数调用:
总结:
1、a++
函数返回:temp(临时变量)
函数返回是否是const类型:返回是一个拷贝后的临时变量),不能出现在等号的左边(临时变量不能做左值),函数的结果只能做右值,则要返回一个const类型的值
++a
函数返回:*this;
函数返回是否是const类型:返回原状态的本身,返回值可以做左值,即函数的结果可以做左值,则要返回一个非const类型的值
2、前后缀仅从函数名(operator++)无法区分,只能有参数区分,这里引入一个虚参数int x,x可以是任意整数。
关于前缀++和后缀++的进一步说明:
对于迭代器和其他模板对象使用前缀形式 (++i) 的自增, 自减运算符.,理由是 前置自增 (++i) 通常要比后置自增 (i++) 效率更高。于是我查了查前置++和后置++的区别。
注意:《more effective c++》条款8也专门叙述了问题。后来我发现,下面的文章基本就是它的翻版,哈哈
前置++和后置++的区别
《C专家编程》中有如下描述(P276,人民邮电出版社):
++a表示取a的地址,增加它的内容,然后把值放在寄存器中;
a++表示取a的地址,把它的值装入寄存器,然后增加内存中的a的值;
另外,网上找了篇文章,通过从运算符重载的角度来探讨他们的不同,如下:
假设有一个类Age,描述年龄。该类重载了前置++和后置++两个操作符,以实现对年龄的自增。
从上述代码,我们可以看出前置++和后置++,有3点不同:
- 返回类型不同
- 形参不同
- 代码不同
- 效率不同
返回值类型的区别
前置++的返回类型是Age&,后置++的返回类型const Age。这意味着,前置++返回的是左值,后置++返回的是右值。(关于左值和右值的讨论很多,见本文下面)
左值和右值,决定了前置++和后置++的用法。
++的类型是const Age,自然不能对它进行前置++、后置++、赋值等操作。
++a的类型是Age&,当然可以对它进行前置++、后置++、赋值等操作a++的返回类型为什么要是const对象呢?
有两个原因:
- 如果不是const对象,a(++)++这样的表达式就可以通过编译。但是,其效果却违反了我们的直觉 。a其实只增加了1,因为第二次自增作用在一个临时对象上。
- 另外,对于内置类型,(i++)++这样的表达式是不能通过编译的。自定义类型的操作符重载,应该与内置类型保持行为一致 。
a++的返回类型如果改成非const对象,肯定能通过编译,但是我们最好不要这样做。
++a的返回类型为什么是引用呢?
这样做的原因应该就是:与内置类型的行为保持一致。前置++返回的总是被自增的对象本身。因此,++(++a)的效果就是a被自增两次。
形参的区别
前置++没有形参,而后置++有一个int形参,但是该形参也没有被用到。很奇怪,难道有什么特殊的用意?
其实也没有特殊的用意,只是为了绕过语法的限制。
前置++与后置++的操作符重载函数,函数原型必须不同。否则就违反了“重载函数必须拥有不同的函数原型”的语法规定。
虽然前置++与后置++的返回类型不同,但是返回类型不属于函数原型。为了绕过语法限制,只好给后置++增加了一个int形参。
原因就是这么简单,真的没其他特殊用意。其实,给前置++增加形参也可以;增加一个double形参而不是int形参,也可以。只是,当时就这么决定了。
代码实现的区别
前置++的实现比较简单,自增之后,将*this返回即可。需要注意的是,一定要返回*this。
后置++的实现稍微麻烦一些。因为要返回自增之前的对象,所以先将对象拷贝一份,再进行自增,最后返回那个拷贝。
在Age的代码中,后置++利用了前置++来实现自增。这样做是为了避免“自增的代码”重复。
在本例中,自增的代码很简单,就是一行++i,没有必要这样做。但是在其它自增逻辑复杂的例子中,这么做还是很有必要的。
效率的区别
如果不需要返回自增之前的值,那么前置++和后置++的计算效果都一样。但是,我们仍然应该优先使用前置++,尤其是对于用户自定义类型的自增操作。
前置++的效率更高,理由是:后置++会生成临时对象。
从Age的后置++的代码实现也可以看出这一点。
很明显,tmp是一个临时对象,会造成一次构造函数和一次析构函数的额外开销。虽然,编译器在某些情况下可以优化掉这些开销。但是,我们最好不要依赖编译器的行为。
所以,在非内置类型的时候,尽量使用前置++,因为效率高(后置自增,效率低)
3、单目运算符的重载:
重载运算符函数名:operator@(参数表)
隐式调用形式:obj1@ 或 @obj1
显式调用形式:
成员函数:
obj1.operator@( )//前缀
obj1.operator@(0)//后缀
友元函数:
operator@(OBJ obj)//前缀
operator@(OBJ obj,int x)//后缀
执行时,隐式调用形式和显式调用形式都会调用函数operator@()
重载下标运算符[ ]
调用:
重载下标运算符[ ]的目的:
1、对象[x] 类似于 数组名[x],更加符合习惯
2、可以对下标越界作出判断
语法:
重载方式:只能使用成员函数重载
函数名:operator[ ](参数表)
参数表:一个参数,且仅有一个参数,该参数设定了下标值,通常为整型,但是也可以为字符串( 看成下标)。
函数调用:显式调用:Obj[arg]-对象[下标]
隐式调用:obj.operator[ ](arg)
返回类型:
1、返回函数引用 + 返回成员的实际类型(由程序员根据函数体定义)
2、因为返回值可以做左值和右值,应该不使用返回值为const类型
但是,为了能访问const对象,下标运算符重载有非const和const两个版本。(待定写)
如:int& Point::operator[](int y)//为什么使用返回引用:返回的值可以做左值,也可以做右值,则必须使用返回引用
重载运算符( )
重载运算符( )的目的:
1、对象( ) 类似于 函数名(x),更加符合习惯
语法:
重载方式:只能使用成员函数重载
重载后还可以继续重载
函数名:operator( )(参数表)
参数表:参数随意,具体根据实际情况而定。
函数调用:显式调用:Obj(x)
隐式调用:obj.operator( )(x)
返回类型:
1、返回成员的实际类型随意,具体由程序员根据函数体定义
2、因为返回值只能做右值,只读,应该使用返回值为const类型
重载输入输出操作符<< >>
语法:
重载方式:只能使用友元函数重载 且 使用三个引用&
函数名:
输出流: operator<<(参数表)
输入流:operator>>(参数表)
参数表:固定(容易出错啊),两个参数均用引用&
输出流: 必须是两个参数:对输出流ostream& 和 对象
第一个操作数cout,定义在文件iostream中,是标准类类型ostream的对象的引用。
如:ostream& cout,const Point& p
输入流:必须是两个参数:对输入流ostream& 和 对象
第一个操作数是cin,定义在文件iostream,实际上是标准类类型istream的对象的引用
如:instream& cin,const Point& p
函数调用:
输出流: 显式调用:cout<<对象
隐式调用: operator<<(cout,对象)
输入流:显式调用:cin>>对象
隐式调用: operator>>(cin,对象)
返回类型:返回类型固定 + 使用返回函数引用(满足连续输出)
输出流: 返回ostream&
如:ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)
输入流:返回:istream&
如:istream& operator>>(istream& cin,Point& p)
注意:为什么输入输出操作符的重载必须使用友元函数?
因为:成员函数要求是有对象调用,则第一个参数必须是类的对象,但是<<和>>第一个参数是流的对象引用。
故,不能使用成员函数
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