C++运算符重载探讨

• 前言
  
  　　多态性是面向对象程序设计的重要特征之一。它与前面讲过的封装性和继承性构成了面向对象程序设计的三大特征。这三大特征是相互关联的。封装性是基础，继承性是关键，多态性是补充，而多态又必须存在于继承的环境之中。
  
  　　所谓多态性是指发出同样的消息被不同类型的对象接收时导致完全不同的行为。这里所说的消息主要是指对类的成员函数的调用，而不同的行为是指不同的实现。利用多态性，用户只需发送一般形式的消息，而将所有的实现留给接收消息的对象。对象根据所接收到的消息而做出相应的动作(即操作)。
  
  　　函数重载和运算符重载是简单一类多态性。函数重载的概念及用法在《函数重载》一讲中已讨论过了，这里只作简单的补充，我们重点讨论的是运算符的重载。
  
  　　所谓函数重载简单地说就是赋给同一个函数名多个含义。具体地讲，C++中允许在相同的作用域内以相同的名字定义几个不同实现的函数，可以是成员函数，也可以是非成员函数。但是，定义这种重载函数时要求函数的参数或者至少有一个类型不同，或者个数不同。而对于返回值的类型没有要求，可以相同，也可以不同。那种参数个数和类型都相同，仅仅返回值不同的重载函数是非法的。因为编译程序在选择相同名字的重载函数时仅考虑函数表，这就是说要靠函数的参数表中，参数个数或参数类型的差异进行选择。 由此可以看出，重载函数的意义在于它可以用相同的名字访问一组相互关联的函数，由编译程序来进行选择，因而这将有助于解决程序复杂性问题。如：在定义类时，构造函数重载给初始化带来了多种方式，为用户提供更大的灵活性。
  
  　　下面我们重点讨论运算符重载。
  
  　　运算符重载就是赋予已有的运算符多重含义。C++中通过重新定义运算符，使它能够用于特定类的对象执行特定的功能，这便增强了C++语言的扩充能力。
  
  　　运算符重载的几个问题
  
  　　1. 运算符重载的作用是什么？
  
  　　它允许你为类的用户提供一个直觉的接口。
  
  　　运算符重载允许C/C++的运算符在用户定义类型(类)上拥有一个用户定义的意义。重载的运算符是函数调用的语法修饰：
  
  class Fred
  {
  public:
  // ...
  };
  
  #if 0
  // 没有算符重载：
  Fred add(Fred, Fred);
  Fred mul(Fred, Fred);
  
  Fred f(Fred a, Fred b, Fred c)
  {
  return add(add(mul(a,b), mul(b,c)), mul(c,a)); // 哈哈，多可笑...
  }
  #else
  // 有算符重载：
  Fred operator+ (Fred, Fred);
  Fred operator* (Fred, Fred);
  
  Fred f(Fred a, Fred b, Fred c)
  {
  return a*b + b*c + c*a;
  }
  #endif
  　　2. 算符重载的好处是什么？
  
  　　通过重载类上的标准算符，你可以发掘类的用户的直觉。使得用户程序所用的语言是面向问题的，而不是面向机器的。
  
  　　最终目标是降低学习曲线并减少错误率。
  
  　　3. 哪些运算符可以用作重载？
  
  　　几乎所有的运算符都可用作重载。具体包含：
  
  　　算术运算符：+,-,*,/,%,++,--;
  　　位操作运算符：&,,~,^,＜＜,＞＞
  　　逻辑运算符：!,&&,;
  　　比较运算符：＜,＞,＞=,＜=,==,!=;
  　　赋值运算符：=,+=,-=,*=,/=,%=,&=,=,^=,＜＜=,＞＞=;
  　　其他运算符：[],(),-＞,,(逗号运算符),new,delete,new[],delete[],-＞*。
  
  　　下列运算符不允许重载：
  
  　　.,.*,::,?:
  
  　　4. 运算符重载后，优先级和结合性怎么办？
  
  　　用户重载新定义运算符，不改变原运算符的优先级和结合性。这就是说，对运算符重载不改变运算符的优先级和结合性，并且运算符重载后，也不改变运算符的语法结构，即单目运算符只能重载为单目运算符，双目运算符只能重载双目运算符。
  
  　　5. 编译程序如何选用哪一个运算符函数？
  
  　　运算符重载实际是一个函数，所以运算符的重载实际上是函数的重载。编译程序对运算符重载的选择，遵循着函数重载的选择原则。当遇到不很明显的运算时，编译程序将去寻找参数相匹配的运算符函数。
  
  　　6. 重载运算符有哪些限制？
  
  　　(1) 不可臆造新的运算符。必须把重载运算符限制在C++语言中已有的运算符范围内的允许重载的运算符之中。
  
  　　(2) 重载运算符坚持4个“不能改变”。
  
  　　·不能改变运算符操作数的个数；
  　　·不能改变运算符原有的优先级；
  　　·不能改变运算符原有的结合性；
  　　·不能改变运算符原有的语法结构。
  
  　　7. 运算符重载时必须遵循哪些原则？
  
  　　运算符重载可以使程序更加简洁，使表达式更加直观，增加可读性。但是，运算符重载使用不宜过多，否则会带来一定的麻烦。
  
  　　使用重载运算符时应遵循如下原则：
  
  　　(1) 重载运算符含义必须清楚。
  
  　　(2) 重载运算符不能有二义性。
  
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