C++运算符重载的妙用

运算符重载（Operator overloading）是C++重要特性之中的一个，本文通过列举标准库中的运算符重载实例，展示运算符重载在C++里的妙用。详细包含重载operator<<，operator>>支持cin，cout输入输出。重载operator[]，实现下标运算。重载operator+=实现元素追加；重载operator()实现函数调用。假设你对C++的运算符重载掌握的游刃有余。那就无需继续往下看了。

运算符重载带来的优点就是——让代码变得简洁。以下将展示几个标准库因使用运算符重载而是代码简洁的实例。

Hello, World与operator<<

刚学C++时看到的第一个C++程序就是Hello World，它当时长得这样：

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
	cout << "Hello, world!" << endl;
	return 0;
}

当时。我以为 cout << sth 和 cin >> xxx 这是“必须的格式”。

而其实，这仅仅是运算符重载在标准库里的一个缩影而已。这里实际调用的是<string>定义的：

  extern template ostream& operator<<(ostream&, const char*);

容器与operator[]

以下展示vector和map因提供了operator[]而使程序变得简洁的实例。

vector::operator[]

STL 容器（Container）中的vector，map，都提供了operator[]，对于vector，operator[]使得它的使用方法“和数组类似”，就是能够用下标訪问vector的元素：

	int firstInt = ivec[0]; // operator[]
	ivec[0] = 1; //

假设没有运算符重载。相同的功能非常可能就要写成：

	int firstInt = ivec.get(0);
	ivec.set(0, 1);

这就不再像数组那么“亲切”了。

以下的代码是求vector<int> ivec内全部元素和的代码：

	int sum = 0;
	for(int i=0; i < ivec.size(); i++) {
		sum += ivec[i];
	}

map::operator[]

类似的，operator[]使map很好用。比方使用标准库map和string的单词统计的核心代码仅仅有例如以下几行：

	string word;
	map<string, int> dict;

	while(cin >> word)
	{
		dict[word]++; // operator[]
	}

对于map，假设没有operator[]，那上面的 dict[word]++ 一行要写成：

map<string, int>::iterator it = dict.find(word);
if(it != dict.end()) {
	it->second++;
}
else {
	dict.insert(make_pair(word, 1));
}

能够从cplusplus.com能够上看到，map的operator[]相当于：

(*((this->insert(make_pair(x,T()))).first)).second

这样的写法看起来非常难理解，能这么写是由于map::insert是有返回值的：

pair<iterator,bool> insert ( const value_type& x );

使用C++标准库实现的"单词统计"，整个程序例如以下：

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
	string word;
	map<string, int> dict;

	while(cin >> word)
	{
		dict[word]++;
	}

	// output:
	for(map<string, int>::iterator it = dict.begin(); it != dict.end(); ++it)
	{
		cout << it->first << "\t" << it->second << "\n";
	}
	return 0;
}

这段程序不仅完毕了“单词统计”，还依照单词的字典顺序进行输出，这些全依赖于标准库的运算符重载。

迭代器与operator++

上面“单词统计”的代码。已经使用设计到了iterator，正是“迭代器”。简单地说，迭代器就是有指针功能的class类型；而它的“指针”功能。正是经由运算符重载实现的。

比方以下代码能够输出vecotr<int> ivec的所有元素：

	for(vector<int>::iterator it = ivec.begin();
		it != ivec.end(); // operator!=
		it++) { // operator++
			printf("%d\n",
				*it); // operator*
		}

这段短短的代码调用了iterator重载的三个operator。运算符重载使得这里for循环的写法和数组的迭代方式类似。

C/C++的原始指针支持的运算有：

  1. 解引用(dereference)运算
  2. 取成员(member access)运算
  3. 自增(increment)、自减(decrement)运算
  4. 算数加减运算

实现以上功能。相应的运算符重载成员函数分别为：

  1. operator*()
  2. operator->()
  3. operator++()、operator--()
  4. operator+(int)、operator-(int)

iterator至少实现了1,2,3中的一个。

所有重装就能全然模拟指针支持的语法。要实现和指针类似的功能还需实现对于的函数内容。

除了iterator。智能指针（shared_ptr等）也重载了以上几个运算符，使得他们用起来和原始指针很相似（语法形式上）；但它们的“自己主动引用计数”能力除了借助了运算符重载。很多其它的应当归功与C++的RAII惯使用方法，兴许我将专门写一篇关于RAII妙用的文章来解释shared_ptr是怎样实现“自己主动引用计数”的。

关于迭代器，最为激进的莫过于：

copy(istream_iterator<char>(cin), istream_iterator<char>(), ostream_iterator<char>(cout, ""));

string与operator+=

标准库的string，提供了operator[]，使得用户能够使用下标运算符訪问字符串中的字符。这和char array, char pointer无异。比如：

str1[0] = str2[0];
str2[0] = ‘A‘;

除此之外，string还提供了重载了的operator+=。能够向已有的string对象追加字符和字符串（包含char array，char pointer）。

比如：

str1 += ‘!‘;
str1 += str2;
str1 += "literal string";

函数对象与operator()

在<algorithm>提供的众多算法中，大多都有两个版本号。当中一个版本号多出一个叫做Function Object的參数，比方sort:

template <class RandomAccessIterator>
  void sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last );

template <class RandomAccessIterator, class Compare>
  void sort ( RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp );

comp就被称作是Function Object。

究竟什么是Function Object呢？字面理解就是一个能够当函数调用的对象。事实上就是一个重载了operator()的对象，比方要实现对一个vector<string>依照字符串长度对元素排序。能够传入一个这个Functor的实例：

struct StrLenComp
{
	bool operator()(const string& a, const string& b) {
		return a.length() < b.length();
	}
};

当然，假设你对C++11非常熟悉。这个Functor的Function Object全然能够用一行的lambda表达式表示：

[](const string& a, const string& b){ return a.length() < b.length(); }

小结

上面列出的是标准库中最广为认知的运算符重载的样例。但标准库使用运算符重载的地方远不止此。

实质

C++中运算符重载实际上和函数重载、成员函数重载并没有两样。仅仅是写起来更简洁一点罢了。

编译时，它们都会被改动为编译器内部的名称，也相同支持“重载”——參数列表不同。

代码实例

本文仅仅讲了运算符重载在C++中各种“奇妙”的使用方法。你是不是也摩拳擦掌，想要一展身手了？你是想要体验一把这些特性的“好用之处”。还是想要“自己动手”写几个运算符重载函数？预知怎样重载运算符。请移步：http://blog.csdn.net/xusiwei1236/article/details/39528813

时间： 2024-12-28 21:06:49

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