【C++】—— 类与对象（四）

6、赋值运算符重载6.1、运算符重载6.1.1、基础知识6.1.2、调用方法6.1.3、前置++ 与 后置++ 的重载6.1.4、注意事项6.1.5、<< 和 >> 运算符重载6.1.5.1、<< 和 >> 基础6.1.5.2、日期类 operator<< 的实现6.1.5.2.1、类型不匹配问题6.1.5.2.2、连续赋值问题

6.1.5.3、日期类 operator>> 的实现

6.1.6、总结

6.2、赋值运算符重载5.2.1、赋值运算符重载的特点6.2.1、赋值运算符重载进阶6.2.2、赋值重载拷贝与拷贝构造

7、日期类的完整实现7.1、Date.h7.2、Date.cpp

6、赋值运算符重载

6.1、运算符重载

6.1.1、基础知识

像<code>+、— 、% 、> 等运算符，只对内置有效，但对于自定义类型又该怎么办呢？

就拿

D

a

t

e

Date

Date类 来说，日期与日期如何比较大小呢？简单地只使用一个 >/< 肯定是无法完成任务的。

解决上述问题，就需要用到 运算符重载

运算符重载的基本特点：

当运算符被用于类类型对象时，C++ 允许我们通过运算符重载的形式制定新的含义。C++ 规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错

运算符重载是具有特殊名字的函数，它的名字是由

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator 和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数一样，它也有返回类型和参数列表以及函数体

重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象一样多。一元运算符有一个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象向传给第一个参数，右测运算对象传给第二个参数

如果一个重载运算符函数是成员函数，则它的第一个运算对象默认传给隐式的

t

h

i

s

this

this指针，因此运算符重在作为成员函数是，参数比运算对象少一个。

我们先写一个运算符重载函数来判断两个日期是否相等

class Date

{ -- -->

public:

Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1)

{

_year = year;

_month = month;

_day = day;

}

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)

{

return d1._year == d2._year && \

d1._month == d2._month && \

d1._day == d2._day;

}

但现在还有一个问题：operator== 在类外，成员变量是私有，没有访问权限

有三种方法：

把成员变量的访问权限改为公有提供

G

e

t

Y

e

a

r

GetYear

GetYear 等函数友元函数（之后讲）

这次，三种方法我们都不用(虚晃一枪)，直接把它变成成员函数不香吗

class Date

{

public:

Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1)

{

_year = year;

_month = month;

_day = day;

}

bool operator==(const Date& d1)

{

return _year == d1._year && \

_month == d1._month && \

_day == d1._day;

}

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

当运算符重载函数是成员函数时，它的第一个参数默认是

t

h

i

s

this

this指针，因此参数比运算对象少一个。

6.1.2、调用方法

那运算符重载函数怎么调用呢？

它有两种调用方法：

int main()

{

Date d1(2023, 1, 1);

Date d2(2024, 1, 1);

//法一：如普通函数一样的调用方法

d1.operator==(d2);

//法二：写成运算符的调用方法（推荐）

d1 == d2;

return 0;

}

6.1.3、前置++ 与 后置++ 的重载

大家有没有想过，++运算符怎么重载呢？毕竟 前置++ 和 后置++ 的运算符重载函数名都是 operator++，并且参数都是一样的(都为

t

h

i

s

this

this指针)，怎么进行区分呢？

C++ 规定，后置++ 重载时，增加一个

i

n

t

int

int 参数，跟 前置++ 构成函数重载，方便区分。

i

n

t

int

int 参数后面加不加形参名都可以，实际编译器实际上并不接受，只是为了标识

我们简单写一下

D

a

t

e

Date

Date 的 前置++ 和 后置++：

//假设operator+=已经实现

//后置++

Date operator++(int)

{

Date tmp = *this;

*this += 1;

return tmp;

}

//前置++

Date& operator++()

{

*this += 1;

return *this;

}

可以看见 后置++ 比 前置++ 多了两次拷贝构造，因此对自定义类型，尽量使用前置++，以减少拷贝提高效率

6.1.4、注意事项

运算符重载后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持一致。

重载后，运算符的优先级和结合性该怎样还是怎样，比如

∗

*

∗ 的优先级依然比 ± 高。

不能通过链接语法中没有的符号来产生新的操作符：比如 operator@

.* :: sizeof ?: .以上5个运算符不能重载（选择题例常考，大家要记住）

运算符重载可以构成 函数重载。

比如对于日期类，以下两个运算符重载就构成函数重载

//以下两个运算符重载虽然函数名相同，但参数不同，构成运算符重载

//日期 - 天数

int operator-(const Date& d, int day);

//日期 - 日期

Date operator-(const Date& d1, const Date& d2);

运算符重载和函数重载虽然都有 “重载” 二字，但他们之间并没有关系。

函数重载指的是函数名相同，参数不同。运算符重载指的是重新定义这个运算符的行为。再就是 两个运算符重载的函数可以构成函数重载

5. 重载操作符至少有一个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如：int operator+(int x, int y)

当然，不是全部参数都要自定义类型，有一个即可，比如上面的int operator-(const Date& d, int day);

一个类需要重载那些运算符，是看哪些运算符重载有意义

比如

D

a

t

e

Date

Date类 重载

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator- 就有意义，重载成

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator+ 就没有意义（日期 + 日期是什么意思呢）

6.1.5、<< 和 >> 运算符重载

6.1.5.1、<< 和 >> 基础

我们想重载 << 和 >> 来输入输出日期可不可以呢？我们来试一下

首先我们要知道，cout 是 ostream 类型的对象；cin 是 istream 类型的对象

为什么对<code>内置类型 << 能 自动识别类型并输出 呢？

是因为函数重载

类中把所有的内置类型都重载好了，他能<code>自动识别出函数重载，调用相应的函数进行输出。

6.1.5.2、日期类 operator<< 的实现

那对于自定义类型我们想继续使用 <<，就需要我们自己重载运算符

我们来写日期类的流插入：

class Date

{ -- -->

public :

Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)

:_year(year)

,_month(month)

,_day(day)

{ }

void operator<<(ostream& out)

{

out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "号" << endl;

}

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

上述代码的

o

u

t

out

out 是

c

o

u

t

cout

cout 的引用，

o

u

t

out

out 就是

c

o

u

t

cout

cout

我们测试一下：

int main()

{

Date d(2024, 1, 1);

d.operator<<(cout);

return 0;

}

运行结果：

可以看到，没有问题。

6.1.5.2.1、类型不匹配问题

运算符重载还有另外一种调用方式，我们也试一试

<code>int main()

{ -- -->

Date d(2024, 1, 1);

cout << d;

return 0;

}

报错了！

为什么呢？两种调用方法不是等价的吗？

别急，我们仔细看一下报错信息：<code>“没有找到接受“Date”类型的右操作数的运算符（或没有可接受的转换）”

简单来说就是 参数不匹配

对于运算符重载函数来说，当操作数为二元操作数，左侧的运算对象默认传给第一个参数，右侧的传给的第二个参数。而成员函数的第一个参数默认是

t

h

i

s

this

this指针，上述的传参方式会导致类型不匹配

因此正确的传参是：

int main()

{ -- -->

Date d(2024, 1, 1);

d << cout;

return 0;

}

但d << cout;这样传参是不是感觉怪怪的，想要cout << d;传参，那只能把

t

h

i

s

this

this指针 放在第二位，ostream& out放在第一位。

那有没有办法把this指针放在第二个参数位置上呢？没有。因为

t

h

i

s

this

this指针 是隐式的，我们无法改变，C++规定

t

h

i

s

this

this指针 默认是第一个参数

因此，operator<< 的重载只能放在类外，成 全局函数 。

但全局函数有一个问题：不能访问私有

我们可以在类中加一个友元声明（下期介绍），这样，类外的函数就可以访问私有啦

class Date

{

//有元声明

friend void operator<<(ostream& out, const Date& d);

public :

Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)

:_year(year)

,_month(month)

,_day(day)

{ }

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

void operator<<(ostream& out, const Date& d)

{

out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "号" << endl;

}

6.1.5.2.2、连续赋值问题

但现在还有一个问题，它不支持连续输出

int main()

{

Date d1(2024, 1, 1);

Date d2(2023, 1, 1);

//无法连续输出

cout << d1 << d2;

return 0;

}

怎么解决呢？

首先我们要知道<<运算符的结合性是从左往右的，因此先进行运算的是cout << d1。

而cout << d1应该要有一个返回值以便能支持接下来

d

2

d2

d2 的输出，那这个返回值是什么呢？很显然是

c

o

u

t

cout

cout

因此，正确的重载应该是这样：

<code>ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)

{ -- -->

out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "号" << endl;

return out;

}

这里用 引用返回，返回

o

u

t

out

out，即

c

o

u

t

cout

cout

6.1.5.3、日期类 operator>> 的实现

接下来我们实现流提取

istream& operator>>(istream& in, Date& d)

{

cout << "请依次输入年月日：>";

in >> d._year >> d._month >> d._day;

return in;

}

流提取中，Date& d不能加

c

o

n

s

t

const

const，因为提取出的数据要放在对象里面，是要改变对象的。

6.1.6、总结

当运算符被用于类类型对象时，C++ 允许我们通过运算符重载的形式制定新的含义。C++ 规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错

运算符重载是具有特殊名字的函数，它的名字是由

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator 和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数一样，它也有返回类型和参数列表以及函数体

重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象一样多。一元运算符有一个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象向传给第一个参数，右测运算对象传给第二个参数

如果一个重载运算符函数是成员函数，则它的第一个运算对象默认传给隐式的

t

h

i

s

this

this指针，因此运算符重在作为成员函数是，参数比运算对象少一个。

运算符重载后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持一致

不能通过链接语法中没有的符号来创建新的操作符：比如 operator@

.* :: sizeof ?: . 以上5个运算符不能重载（选择题例常考，大家要记住）

重载操作符 至少有一个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义

一个类需要重载运算符，是看哪些运算符重载后有意义，比如

D

a

t

e

Date

Date类 重载

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator- 就有意义，但是重载

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator+ 就没有意义

重载++ 运算符时，有 前置++ 和 后置++，运算符重载函数名都是

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator++，无法很好的区分。C++ 规定，后置++ 重载时，增加一个

i

n

t

int

int 形参，跟 前置++ 构成函数重载，方面区分

重载 << 和 >> 时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，==

t

h

i

s

this

this指针 ==默认抢占了第一个形参位置，第一个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了 对象 << cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把

o

s

t

r

e

a

m

ostream

ostream /

i

s

t

r

e

a

m

istream

istream 放到第一个形参位置就可以了，第二个形参位置当类类型对象。

6.2、赋值运算符重载

赋值运算符重载是一个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这里要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于一个对象拷贝初始化给另一个要创建的对象

5.2.1、赋值运算符重载的特点

赋值运算符重载的特点：

赋值运算符重载是一个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算符重载的参数建议写成

c

o

n

s

t

const

const 当前类类型引用，否则会传值传参会有拷贝

有返回值，且建议写成当前类类型的引用，引用返回可以提高效率，有返回值目的是为了支持连续赋值场景

我们先尝试写一个赋值运算符重载

void operator=(const Date& d)

{

_year = d._yaer;

_month = d._month;

_day = d.day;

}

注：赋值运算符重载必须为成员函数

拷贝构造的参数建议写成引用。但不像调用拷贝构造，赋值重载可以写成传值传参，但传值传参要多调用一次拷贝构造赋值重载是有返回值的，返回值建议是自身类类型的引用。为什么呢？主要是存在连续复制的情况

int main()

{

Date d1(2024, 1, 1);

Date d2;

Date d3;

d3 = d2 = d1;

return 0;

}

赋值这个运算符是支持连续赋值的，重载后的赋值函数也应支持连续赋值

比如：

int i, j, k;

i = j = k = 1;

这个表达式是怎么执行的呢？

“=” 运算符的结合性是从右往左的；1 赋值给

k

k

k，

k

k

k = 1 这个表达式是有返回值的，返回左操作数

k

k

k；

k

k

k 赋值给

j

j

j，返回

j

j

j；

j

j

j 再赋值给

i

i

i，返回

i

i

i。

所以上述赋值重载正确写法是：

<code>Date& operator=(const Date& d)

{ -- -->

_year = d._yaer;

_month = d._month;

_day = d.day;

return *this;

}

这里返回值建议用引用，传值返回的话会多调用 一次拷贝构造

6.2.1、赋值运算符重载进阶

赋值运算符重载的进阶特点

没有显式实现时，编译器会自动生成一个默认赋值运算符重载，默认运算符重载行为跟默认拷贝构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝（一个字节一个字节的拷贝），对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造

像

D

a

t

e

Date

Date 这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显式实现赋值运算符重载。像

S

t

a

c

k

Stack

Stack 这样的类，虽然也都是内置类型，但是 /_

a

a

a 指向了资源，编译器自动生成的赋值运算符重载完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝（对指向的资源也进行拷贝）。像

M

y

Q

u

e

u

e

MyQueue

MyQueue 这样的内部主要是自定义类型

S

t

a

c

k

Stack

Stack 成员，编译器自动生成的赋值运算符重载会调用

S

t

a

c

k

Stack

Stack 的赋值运算符重载，也不需要我们显式实现

M

y

Q

u

e

u

e

MyQueue

MyQueue 的赋值运算重载。这里有一个小技巧，如一个类显式实现了析构并释放了资源，那它就需要显示写赋值运算符重载，否则不需要

这两点特点与拷贝构造是类似的，这里就不再赘述。

6.2.2、赋值重载拷贝与拷贝构造

这里赋值重载拷贝与拷贝构造很容易混淆，我们来看看

需要知道：赋值运算符重载与默认构造函数都是默认成员函数

赋值运算符重载用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，而 拷贝构造是用于一个对象拷贝初始化给另一个要创建的对象

7、日期类的完整实现

下面，是日期类的完整实现，以便大家检验一下类与对象的成果

7.1、Date.h

<code>#pragma once

#include<iostream>

using namespace std;

#include<assert.h>

class Date

{ -- -->

//友元声明

friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);

friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

public:

//检查日期是否合法

bool CheckDate() const;

//构造函数

Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1);

//打印日期

void Print() const;

// 频繁调用，Ĭinline函数

int GetMonthDay(int year, int month) const

{

assert(month > 0 && month < 13);

static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30,

31, 31, 30, 31, 30, 31 };

if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))

{

return 29;

}

return monthDayArray[month];

}

bool operator<(const Date& d) const;

bool operator<=(const Date& d) const;

bool operator>(const Date& d) const;

bool operator>=(const Date& d) const;

bool operator==(const Date& d) const;

bool operator!=(const Date& d) const;

Date operator+(int day) const;

Date& operator+=(int day);

Date operator-(int day) const;

Date& operator-=(int day);

// d1++;

// d1.operator++(0);

Date operator++(int);

// ++d1;

// d1.operator++();

Date& operator++();

// d1--;

// d1.operator--(0);

Date operator--(int);

// --d1;

// d1.operator--();

Date& operator--();

// d1 - d2

int operator-(const Date& d) const;

private:

int _year;

int _month;

int _day;

};

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);

istream& operator>>(istream& in, Date& d);

7.2、Date.cpp

#include"Date.h"

//检查日期是否合法

bool Date::CheckDate() const

{

if (_month < 1 || _month > 12

|| _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))

{

return false;

}

else

{

return true;

}

}

//构造函数

Date::Date(int year, int month, int day)

{

_year = year;

_month = month;

_day = day;

if (!CheckDate())

{

cout << "非法日期:";

Print();

}

}

// void Date::Print(const Date* const this)

void Date::Print() const

{

cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;

}

// d1 < d2

bool Date::operator<(const Date& d) const

{

if (_year < d._year)

{

return true;

}

else if (_year == d._year)

{

if (_month < d._month)

{

return true;

}

else if (_month == d._month)

{

return _day < d._day;

}

}

return false;

}

// d1 <= d2

bool Date::operator<=(const Date& d) const

{

return *this < d || *this == d;

}

bool Date::operator>(const Date& d) const

{

return !(*this <= d);

}

bool Date::operator>=(const Date& d) const

{

return !(*this < d);

}

bool Date::operator==(const Date& d) const

{

return _year == d._year

&& _month == d._month

&& _day == d._day;

}

bool Date::operator!=(const Date& d) const

{

return !(*this == d);

}

// d1 += 100

Date& Date::operator+=(int day)

{

if (day < 0)

{

return *this -= (-day);

}

_day += day;

while (_day > GetMonthDay(_year, _month))

{

_day -= GetMonthDay(_year, _month);

++_month;

if (_month == 13)

{

_year++;

_month = 1;

}

}

return *this;

}

// d1 + 100

Date Date::operator+(int day) const

{

Date tmp = *this;

tmp += day;

return tmp;

}

// d1 - 100

Date Date::operator-(int day) const

{

Date tmp = *this;

tmp -= day;

return tmp;

}

// d1 -= 100

Date& Date::operator-=(int day)

{

if (day < 0)

{

return *this += (-day);

}

_day -= day;

while (_day <= 0)

{

--_month;

if (_month == 0)

{

_month = 12;

--_year;

}

_day += GetMonthDay(_year, _month);

}

return *this;

}

// d1++;

// d1.operator++(0);

Date Date::operator++(int)

{

Date tmp = *this;

*this += 1;

return tmp;

}

// ++d1;

// d1.operator++();

Date& Date::operator++()

{

*this += 1;

return *this;

}

// d1 - d2

int Date::operator-(const Date& d) const

{

int flag = 1;

Date max = *this;

Date min = d;

if (*this < d)

{

max = d;

min = *this;

flag = -1;

}

int n = 0;

while (min != max)

{

++min;

++n;

}

return n * flag;

}

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)

{

out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;

return out;

}

istream& operator>>(istream& in, Date& d)

{

while (1)

{

cout << "请依次输入年月日:>";

in >> d._year >> d._month >> d._day;

if (!d.CheckDate())

{

cout << "输入日期非法:";

d.Print();

cout << "请重新输入!!!" << endl;

}

else

{

break;

}

}

return in;

}

注：

int GetMonthDay(int year, int month) const是用来获取该年该月日期，因为需要多次调用，因此直接在类内实现成内联函数

o

p

e

e

r

a

t

o

r

opeerator

opeerator+ 可通过

o

p

e

e

r

a

t

o

r

opeerator

opeerator+= 复用实现。

o

p

e

e

r

a

t

o

r

opeerator

opeerator+= 可通过

o

p

e

e

r

a

t

o

r

opeerator

opeerator+ 复用实现，但更推荐前者（

o

p

e

r

a

t

o

r

operator

operator+ 达到实现效率一致，

o

p

e

e

r

a

t

o

r

opeerator

opeerator+=

后者要多调用两次拷贝构造和一次赋值）对于 <，<=，==，>，>=，!= ，他们 6 个 任意实现 2 个即可，其他 4 个均可 通过逻辑间相互复用实现

---

好啦，本期关于类和对象的知识就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在C语言的学习路上一起进步！