C++运算符重载函数作为类成员函数和友元函数.docx

C++运算符重载是C++语言中一个重要的特性，它允许我们为自定义的数据类型定义运算符的行为，使得操作类对象时能像操作基本数据类型一样自然。运算符重载本质上是函数重载的一种特殊形式，通过定义特定的函数来实现特定运算符的功能。 在C++中，重载运算符的函数通常有两种形式：作为类的成员函数或作为友元函数。这两种方式在实现上有所不同，但目标都是为类对象提供运算符的行为。 1. **成员函数形式**： 当运算符重载为成员函数时，该函数通常是`非静态`的，并且通常有一个参数，这个参数代表与当前对象（即调用该运算符的实例）进行运算的另一个对象。例如，对于重载加法运算符`+`，可以定义如下： ```cpp class Complex { double real, imag; public: Complex(double r, double i) : real(r), imag(i) {} Complex operator+(const Complex& c2) const { return Complex(real + c2.real, imag + c2.imag); } }; ``` 在这个例子中，`operator+`函数是`Complex`类的一个成员，它接受一个`Complex`类型的引用作为参数，然后返回一个新的`Complex`对象，表示两个复数的和。当使用`c1 + c2`这样的表达式时，实际上会调用`c1.operator+(c2)`。 2. **友元函数形式**： 如果运算符重载需要访问类的私有或保护成员，但又不想让它成为类的成员，可以定义为友元函数。友元函数在类外定义，但有访问类私有成员的权限。例如： ```cpp class Complex { double real, imag; public: Complex(double r, double i) : real(r), imag(i) {} friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2); }; Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) { return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag); } ``` 这里，`operator+`是`Complex`类的友元函数，它可以访问`Complex`对象的私有成员。这种形式下，`+`运算符看起来像是对两个独立的对象进行操作，而不是对某个对象的操作。 **注意事项**： - 运算符重载不能改变运算符的优先级和结合性。 - 不能创建新的运算符，只能重载C++已有的运算符。 - 重载的运算符函数的返回类型可以是任何类型，但其参数列表必须至少有一个是类类型。 - 部分运算符，如赋值运算符`=`，需要特别处理，因为它们涉及到对象的自我赋值，需要防止浅复制问题。 运算符重载使得类对象可以使用直观的运算符表达式，提高了代码的可读性和易用性。例如，复数类`Complex`通过重载`+`，`-`，`*`，`/`等运算符，使得对复数的数学运算变得自然，无需记住特定的函数调用方式。这是C++面向对象设计中的一大优点，也是C++能够支持复杂数据结构和算法的关键特性之一。