C++运算符重载的方法

运算符重载的方法是定义一个重载运算符的函数，在需要执行被重载的运算符时，系统就自动调用该函数，以实现相应的运算。也就是说，运算符重载是通过定义函数实现的。运算符重载实质上是函数的重载。

重载运算符的函数一般格式如下：

    函数类型 operator 运算符名称 (形参表列)
    {
        // 对运算符的重载处理
    }

例如，想将”+”用于Complex类(复数)的加法运算，函数的原型可以是这样的：

    Complex operator+ (Complex& c1, Complex& c2);

在上面的一般格式中，operator是关键字，是专门用于定义重载运算符的函数的，运算符名称就是C++提供给用户的预定义运算符。注意，函数名是由operator和运算符组成，上面的operator+就是函数名，意思是“对运算符+重载”。只要掌握这点，就可以发现，这 类函数和其他函数在形式上没有什么区别。两个形参是Complex类对象的引用，要求实参为Complex类对象。

在定义了重载运算符的函数后，可以说，函数operator +重载了运算符+。在执行复数相加的表达式c1 + c2时（假设c1和c2都已被定义为Complex类对象），系统就会调用operator+函数，把c1和c2作为实参，与形参进行虚实结合。

为了说明在运算符重载后，执行表达式就是调用函数的过程，可以把两个整数相加也想像为调用下面的函数：

int operator + (int a, int b)
{
    return (a+b);
}

如果有表达式5+8，就调用此函数，将5和8作为调用函数时的实参，函数的返回值为13。这就是用函数的方法理解运算符。可以在例10.1程序的基础上重载运算符“+”，使之用于复数相加。

[例10.2] 改写例10.1，重载运算符“+”，使之能用于两个复数相加。

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex
{
public:
   Complex( ){real=0;imag=0;}
   Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}
   Complex operator+(Complex &c2);//声明重载运算符的函数
   void display( );
private:
   double real;
   double imag;
};
Complex Complex::operator+(Complex &c2) //定义重载运算符的函数
{
   Complex c;
   c.real=real+c2.real;
   c.imag=imag+c2.imag;
   return c;
}
void Complex::display( )
{
   cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}
int main( )
{
   Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;
   c3=c1+c2; //运算符+用于复数运算
   cout<<"c1=";c1.display( );
   cout<<"c2=";c2.display( );
   cout<<"c1+c2=";c3.display( );
   return 0;
}

运行结果与例10.1相同：

请比较例10.1和例10.2，只有两处不同：

1) 在例10.2中以operator+函数取代了例10.1中的complex_add函数，而且只是函数名不同，函数体和函数返回值的类型都是相同的。

2) 在main函数中，以“c3=c1+c2;”取代了例10.1中的“c3=c1.complex_add(c2);”。在将运算符+重载为类的成员函数后，C++编译系统将程序中的表达式c1+c2解释为

    c1.operator+(c2)  //其中c1和c2是Complex类的对象

即以c2为实参调用c1的运算符重载函数operator+(Complex &c2)，进行求值，得到两个复数之和。

可以看到，两个程序的结构和执行过程基本上是相同的，作用相同，运行结果也相同。重载运算符是由相应的函数实现的。有人可能说，既然这样，何必对运算符重载呢？我们要从用户的角度来看问，虽然重载运算符所实现的功能完全可以用函数实现，但是使用运算符重载能使用户程序易于编写、阅读和维护。在实际工作中，类的声明和类的使用往往是分离的。假如在声明Complex类时，对运算符+, -, *, /都进行了重载，那么使用这个类的用户在编程时可以完全不考虑函数是怎么实现的，放心大胆地直接使用+, -, *, /进行复数的运算即可，十分方便。

对上面的运算符重载函数operator+还可以改写得更简练一些：

    Complex Complex::operator + (Complex &c2)
    {return Complex(real+c2.real, imag+c2.imag);}

return语句中的Complex( real+c2.real, imag+c2.imag)是建立一个临时对象，它没有对名，是一个无名对象。在建立临时对象过程中调用构造函数。return语句将此临时对象作为函数返回值。

请思考，在例10.2中能否将一个常量和一个复数对象相加？如

    c3=3+c2;  //错误，与形参类型不匹配

应写成对象形式，如

    c3 = Complex (3,0) +c2;  //正确，类型均为对象

需要说明的是，运算符被重载后，其原有的功能仍然保留，没有丧失或改变。通过运算符重载，扩大了C++已有运算符的作用范围，使之能用于类对象。

运算符重载对C++有重要的意义，把运算符重载和类结合起来，可以在C++程序中定义出很有实用意义而使用方便的新的数据类型。运算符重载使C++具有更强大的功能､更好的可扩充性和适应性，这是C++最吸引人的特点之一。