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【C++】类和对象--类中6个默认成员函数(2) --运算符重载

news 2025/8/9 14:03:51

问题引入

1. 运算符重载

问题引入

在C++中，我们之前讲过了，一个类中什么都没有，我们将其称作空类。但是我们之前提到过，就算我们在类中什么也不定义，编译器会自动生成6个默认的成员函数：构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值重载，以及两个取地址。

我们本篇重点介绍的就是赋值重载函数。如果我们定义了两个日期类Date d1、d2，如果我想要比较两个对象的大小，我应该怎么办呢？这里就要重点讲到今天的知识：运算符重载。

1. 运算符重载

为了增强代码的可读性，C++中引入了运算符重载的概念，运算符重载是一种有着特殊函数名的函数：

函数名字：关键字operator + 需要重载的运算符符号
函数原型：返回值类型 operator + 操作符(参数列表)

我们接下来使用一个Date类来进行说明：
class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2){cout << "==" << endl;}return 0;
}
我们正常的想法，不就是通过运算符==来比较两个变量的大小嘛，那么上面的代码能不能正常运行呢？

答案是：不行的

原因：只有内置类型的变量才能使用各种运算符，对于Date这种我们自定义类型的的对象是不能直接使用的。而为了是的自定义类型对象能够使用这些运算符，C++给出了运算符重载的概念。

注意：这里的运算符重载和之前我们学习的函数重载是不一样的！函数重载是函数名相同但参数列表不同，而运算符重载是我们重新定义运算符的规则和意义。

这里C++给出了一个关键字operator，后面加上运算符，称作函数运算符重载。

然后我们还是通过上面Date d1、d2比较的例子来对此进行说明，例如我们这里将==运算符重载：
operator==(参数1，参数2)  
同时这里还有一件事情值得注意！就是运算符重载的参数列表，是由该运算符的操作数决定的，例如：++只需要一个操作数（所以重载++的参数列表只需要一个参数）、但是<、<<、!=都需要两个操作数（所以这些运算符重载的参数列表需要两个参数）。

所以我们最后以代码形式呈现就是这样：
 bool operator==(Date d1, Date d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}
但是我们发现：

这是因为Date类中的成员变量都是private私有的，不能被类外访问，当然这个问题很好解决，我们甚至有很多解决方法：

将成员变量改成public公有的（但是这种方法显然不好）
提供函数接口（也就是说，在类中写一个函数，拿到私有的成员变量，然后类外调用函数，太麻烦）
友元（会破坏封装，之后会学到）
将函数放在类中（这个方法是常用的方法）

这里我们先使用第一种方法试试：
#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
//我们这里将成员变量改成公有的
//private:int _year;int _month;int _day;
};bool operator==(Date d1, Date d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}int main()
{Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2){cout << "==" << endl;}return 0;
}
运行结果：

当然是能够成功编译的。

接下来我们重点试一下最后一种方法，将运算符重载放在类中：

但令人奇怪的是，报错了！！！

可是按照逻辑，我们确实应该传入与运算符操作数一样数量的参数，那为什么会报错呢？

原因：

这里其实并不只是两个参数，其实是三个参数。这里我们需要回顾一下我们之前在学习this指针的相关知识，当函数定义在类内部（换句话说一个函数是成员函数）那么就会自带一个this指针。而这里报错的参数过多，就是因为将this统计在内。所以使用最后一种方法，我们只需要传入一个参数，像下面这样：
class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//注意这里的变化！！！bool operator==(Date d){return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;} 
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2025, 8, 6);Date d2(2025, 8, 6);if (d1 == d2)//编译器会处理成对应重载运算符调用 if (d1.operator(d2)){cout << "==" << endl;}return 0;
}
这时我们编译成功：

然后我们来解释一下这里的调用逻辑：

实际上在使用重载后的==进行比较时，编译器会处理成运算符重载的调用

但是上述我们使用的都是传值传参，都会调用拷贝构造函数。所以我们更好的方法是使用传引用传参，如果不改变的话最后再加上const：
bool operator==(const Date& d)
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
} 
注意：

不能够使用opeartor+其他符号来定义新的运算符，比如：operator@
运算符重载必须要有一个类类型或枚举类型的参数
当运算符重载作为类成员时，参数列表会看起来比运算符操作数少1，这是因为额外传入了this指针
下面5个运算符不能重载（这个经常在笔试选择题中出现）：

运算符 名称 不能重载的原因
:: 作用域解析运算符必须明确指定类/命名空间，重载会破坏语法结构
. 成员访问运算符直接访问对象成员，重载会导致歧义
.* 成员指针访问运算符与 . 类似，必须保持原始行为
?: 条件运算符（三目）控制流相关，重载可能引发逻辑混乱
sizeof 类型/对象大小运算符编译器内置功能，必须返回确定值

运算符	名称	不能重载的原因
`::`	作用域解析运算符	必须明确指定类/命名空间，重载会破坏语法结构
`.`	成员访问运算符	直接访问对象成员，重载会导致歧义
`.*`	成员指针访问运算符	与 `.` 类似，必须保持原始行为
`?:`	条件运算符（三目）	控制流相关，重载可能引发逻辑混乱
`sizeof`	类型/对象大小运算符	编译器内置功能，必须返回确定值