c++中的操作符重载

来讲讲c++强大特性之一，操作符重载。
中学时的数学课程学习的复数，其形式为：a + bi(a、b均为实数)，其中a称为实部，b称为虚部，i称为虚数单位。复数和实数一样，可以进行加减乘除等运算。那么我们可以构建一个复数类，如下。

class ComplexNumber
{
public:
int a;  //实部
int b;  //虚部 
};

根据复数运算规则，两个复数可以相加，其运算规则为实部加实部，虚部加虚部，那么下面代码可行？

class ComplexNumber
{
public:
int a;  //实部
int b;  //虚部 

    ComplexNumber(int a, int b)
    {
this->a = a;
this->b = b;
    }   
};

int main(void)
{
    ComplexNumber c1(1, 2);
    ComplexNumber c2(5, 9);
    ComplexNumber c3 = c1 + c2;

    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.a, c3.b);

return 0;
}

编译自然报错：
c++中的操作符重载

加法操作符只能针对于实数之间，怎么可以用于对象之间。
为实现复数相加功能，我们可以定义一个成员函数Add()，专门实现此功能：

class ComplexNumber
{
private:
int a;  //实部
int b;  //虚部 

public:
ComplexNumber(int a, int b)
    {
this->a = a;
this->b = b;
    }

    ComplexNumber Add(ComplexNumber& c1, ComplexNumber& c2)
    {
        ComplexNumber ret(c1.a + c2.a, c1.b + c2.b);
return (ret);
    }

int getA()
    {
return a;   
    }

int getB()
    {
return b;
    }
};

int main(void)
{
    ComplexNumber c1(1, 2);
    ComplexNumber c2(5, 9);
//ComplexNumber c3 = c1 + c2;

    ComplexNumber c3 = c1.Add(c1, c2);

    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());

return 0;
}

考虑到数据的封装性，可以将成员变量a和b设置为private属性。
编译运行正常：
c++中的操作符重载

在c++中，通过对象调用成员函数时，不要忘记还有this指针这一说(this指针可以看文章http://blog.csdn.net/qq_29344757/article/details/76427588)，this指针会指向对象的自身，所以对于Add()成员函数，我们可以只传递一个ComplexNumber对象即可：

class ComplexNumber
{
    //...

    ComplexNumber Add(ComplexNumber& c)  //this指针会传来一个ComplexNumber对象，作为加数之一
    {
        ComplexNumber ret(this->a + c.a, this->b + c.b);
return (ret);
    }

    //...
};

int main(void)
{
    //...

    ComplexNumber c3 = c1.Add(c2);

    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());
}

其运行结果和前面一样。

成员函数Add()实现了两个复数对象的相加问题，但是c++中操作符重载特性的存在，可以让“+”支持两个复数相加，也就是让两个自定义的类类型相加。如何实现？

先看操作符重载的基本语法：

Type operator sym(const Type& c1, const Type& c2)
{
    Type ret;

    //...

return ret;
}

注意，operator为关键字，sym为已定义的操作符，如+，-，*，/，%，>>等等。
通过operator定义的函数，可以为已定义的操作符拥有新的操作。稍微修改下前面的Add()函数即可：

class ComplexNumber
{
private:
int a;  //实部
int b;  //虚部 

public:
ComplexNumber(int a, int b)
    {
this->a = a;
this->b = b;
    }

    ComplexNumber operator+ (ComplexNumber& c)
    {
        ComplexNumber ret(this->a + c.a, this->b + c.b);
return (ret);
    }

int getA()
    {
return a;   
    }

int getB()
    {
return b;
    }
};

int main(void)
{
    ComplexNumber c1(1, 2);
    ComplexNumber c2(5, 9);
    ComplexNumber c3 = c1.operator+(c2);    //调用c1的operator+()成员函数

//ComplexNumber c3 = c1.Add(c2);

    printf("c3.a = %d, c3.b = %d\n", c3.getA(), c3.getB());

return 0;
}

编译运行：
c++中的操作符重载

这样对operator+()函数调用跟调用Add()没啥两样区别，那要是这样呢？

ComplexNumber c3 = c1 + c2;

这样岂不是实现了两个对象直接调用“+”执行相加操作了么。c++操作符重载的强大之处在于，直接通过“+”符号，编译器会自动检索到operatorr+()函数，且能够正确匹配“+”两边的操作数。

c++中函数重载的意义就在于扩展函数的功能，使得相同的函数名可以有其它功能，调用的时候，根据上下文(实质就是根据函数参数)调用对应的功能的函数。

操作符重载也是类似的概念，其本质是通过函数来扩展操作符的功能，这个函数是以operator关键字加上操作符来声明定义的，如上的ComplexNumber operator+ (ComplexNumber& c)。在使用已被重载的操作符来实现对应操作时，如使用“+”实现加法操作，程序如何知道是要使用操作符的重载函数呢？也是根据上下文决定的，这个特性跟前面函数重载根据函数参数调用相对应功能函数一样。另外，全局函数和成员函数都可以实现对操作符的重载，它们最为关键的区别在于，类的成员函数，具有this指针，所以可以少一个操作数，而全局函数没有，所以需要两个操作数。

复数类的操作不仅仅有+，还有-，*，/，=，==和!=等，依照这个例子就不难实现了。

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