掌握C++運算符重載技巧

C++作為一門面向對象的編程語言，運算符重載是其面向對象特性的一部分。運算符重載可以讓程序員自定義類型的行為，實現語言內建類型同樣的語法。

一、運算符重載簡介

運算符重載是指在特定情況下對C++中默認的運算符賦予不同的含義，從而能夠使用戶定義類型表現得像內置類型。運算符重載提高了代碼的可讀性，使得程序員可以直觀地使用操作符來操作某個類型的對象。

預定義的C++運算符可以被重載，包括算術運算符、比較運算符、邏輯運算符、位運算符等。也可以重載輸入輸出運算符、下標運算符、函數調用運算符等。

二、運算符重載語法

運算符重載是通過一個特殊的成員函數來進行的，該函數名為operator後接需要重載的運算符，如operator+用於重載加號運算符。

class MyClass {
public:
    MyClass operator+(const MyClass& other) const {
        MyClass result;
        // 重載加號運算符的代碼邏輯
        return result;
    }
};

在上述代碼中，我們用operator+重載了加號運算符。注意這裡我們將該函數定義為類的成員函數，並且該函數返回值是MyClass類的實例。

在使用運算符的時候，可以定義兩個對象進行相應的操作，如下:

MyClass a, b;
MyClass c = a + b;

在這個例子中，我們給MyClass定義了加號運算符，所以可以像使用內置類型一樣使用加號來操作自定義類型。

三、重載運算符的注意事項

1. 運算符重載的參數

運算符重載可以接受0個或多個參數。自增自減運算符通常只接受一個參數。對於算術運算符和一些其他運算符，通常使用左側的操作數作為參數。如果想要支持a/b，也要支持b/a，所以為了支持雙向性，通常把操作數的順序當成副作用最小的順序進行定義(若操作數類型不同，則要考慮強制類型轉換的開銷)。

2. 運算符重載的返回值類型

對於大多數算數運算符，比如+和-，返回值類型應該是值得類型，這也是標準庫里各種迭代器的寫法。但有時候，比如+=運算符不需要返回值，或者會修改第一個操作數並返回一個引用就可以實現優化。

3. 運算符重載的約定

不應該改變原始對象，運算符函數並不一定改變它所操作的對象。如果想要改變對象，應使用+=等運算符來實現。

4. 運算符重載的常量成員函數

對於只讀操作數(比如+i)，運算符函數要聲明為常量成員函數以表示它們不會改變該對象。否則，該函數將無法使用const對象。

5. 運算符重載的局限性

運算符不適用於所有情況，尤其是對於那些不接受實際類型的二元運算符，比如:: 運算符。

以下是一個完整的示例代碼，演示了如何重載加號運算符:

#include <iostream>
 
class Complex {
public:
    Complex(double r, double i) : real(r), imag(i) {}
 
    // 重載加號運算符 
    Complex operator+(const Complex& other) const {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }
 
    // 重載輸出運算符 
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& cmp);
 
private:
    double real;
    double imag;
};
 
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& cmp) {
    os << cmp.real << " + " << cmp.imag << "i";
    return os;
}
 
int main() {
    Complex c1(3, 4), c2(2, 5);
    Complex c3 = c1 + c2;
    std::cout << c3 << std::endl;
    return 0;
}

運行結果:

5 + 9i

四、總結

運算符重載是C++中的一項強大的特性，使得程序員可以像使用內置類型一樣使用自定義類型。需要注意的是，不應該改變原始對象，在重載運算符時需要遵循一定的約定。