C++-操作符重载、并实现复数类详解

首先回忆下以前学的函数重载

函数重载

函数重载的本质为相互独立的不同函数
通过函数名和函数参数来确定函数调用
无法直接通过函数名得到重载函数的入口地址
函数重载必然发生在同一个作用域中

类中的函数重载

静态成员函数能与普通成员函数建立重载关系
全局函数和成员函数不能构成重载关系

操作符重载(operator)

什么是操作符重载?

大家都知道,在C里,有'+，-，*，/'这些操作符,且它们的功能就是实现普通变量运算。

由于C++是面向对象的,遇到的变量大多都是对象,所以优化了C里的操作符,使它们拥有了重载能力.能通过一定方式,使对象能进行'+，-，*，/'等运算.

操作符的重载是以函数的方式进行.

操作符重载定义

操作符重载,通过operator关键字在函数前定义:

[返回类型] operator [需要重载的操作符](函数参数)
 
{
 
    //......
 
}

作符重载有几种方式 : 全局操作符重载函数、全局操作符重载函数

编译器首先会判断运算的若是对象,就会先从类里寻找成员操作符重载函数,若没找到,就会再去全局里寻找全局操作符重载函数.

注意事项:

操作符重载不能改变原操作符的优先级
操作符重载不能改变操作数的个数
操作符重载的参数一般设为const class_name &类型(若只设为const class_name,会产生临时对象)
在C++中,有些操作符必须需要有对象支持,所以只能为成员函数.这种被称为一元操作符

比如赋值（=）、下标（[]）、下标（[]）、调用（()）和成员访问箭头（->）:

Test t3=t2;  //相当于调用了: Test t3.operator =(t2); 里面会通过this指针来代替左侧数t3

有些操作符既可以当做成员操作符重载函数,也可以当做全局操作符重载函数,由于函数参数可以多个,便称为二元操作符
比如加法(+),与(&&),或(||),逗号(,)等:

以加法(+)为例,当设为全局操作符重载函数时,执行

Test t3=t1+t2; //相当于调用了: Test t3 = operator +(t1,t2);

以加法(+)为例,当设为成员操作符重载函数时,执行

Test t3=t1+t2; //相当于调用了: Test t3 =t1.operator +(t2); //里面会通过this指针来代替左侧数t1

多个重载的操作符重载函数

由于操作符重载函数带参数，所以可以存在多个相同的操作符重载函数

例如:

class Test
{
 
double x;
 
double y;
 
public:
 
Test operator +(const Test& t);        //实现Test t3=t1+t2
 
Test operator +(int i);            //实现Test t3=t1+1
 
Test operator +(double d);           //实现Test t3=t1+1.25
 
//... ...
 
};

初步试验

1.接下来,来个全局操作符重载函数例子:

#include "stdio.h"
 
 
class Test{
 
    int x;
    int y;
 
public:
    Test(int x=0,int y=0)
    {
       this->x=x;
       this->y=y;  
    }
    int getx()
    {
       return x;
    }
    int gety()
    {
       return y;
    }
 
    friend Test operator + (const Test& t1,const Test& t2);
                         //声明友元函数,可以使用私有成员变量  
 
};
 
Test operator + (const Test& t1,const Test& t2)       //重载
{
    Test ret;
    ret.x=t1.x+t2.x;
    ret.y=t1.y+t2.y;
    return ret;
}
 
int main()
{
    Test t1(1,3);
    Test t2(2,4);
    Test t3= t1 + t2;      // 其实就是调用: Test t3 = operator +(t1,t2);
 
    printf("t3.x:%d t3.y:%d\n",t3.getx(),t3.gety()); 
 
    Test t4 =operator +(t1,t3);  // t4 =t1 +t3
 
    printf("t4.x:%d t4.y:%d\n",t4.getx(),t4.gety());
 
    return 0;
}

打印结果:

t3.x:3 t3.y:7
t4.x:4 t4.y:10

换成成员操作符重载函数例子:

#include "stdio.h"
 
class Test{
 
    int x;
    int y;
 
public:
    Test(int x=0,int y=0)
    {
     this->x =x;
     this->y =y;
    }
 
    int getx()
    {
       return x;
    }
 
    int gety()
    {
       return y;
    } 
 
  Test operator + (const Test& t2)
    {
       Test ret;
 
       ret.x = this->x + t2.x;
       ret.y = this->y + t2.y;
       return ret;
    }                
};
 
int main()
{
    Test t1(1,3);
    Test t2(2,4);
    Test t3= t1 + t2;      // 其实就是调用: Test t3 =t1.operator +(t2);
 
    printf("t3.x:%d t3.y:%d\n",t3.getx(),t3.gety()); 
 
    Test t4 =t1.operator +(t3);  // t4 =t1 +t3
 
    printf("t4.x:%d t4.y:%d\n",t4.getx(),t4.gety());
 
    return 0;
    }

打印结果:

t3.x:3 t3.y:7
t4.x:4 t4.y:10

加深理解

由于C++里,没有复数的慨念,而在刚刚又学习了操作符重载,所以接下来便通过操作符重载来实现复数类

复数类应该具有

两个成员

实部a 、虚部b

运算操作符

+ - : 结果 = 两个实部进行加减,两个虚部进行加减

* : 结果 = (a1+b1)(a2+b2)= (a1*a2 - b1*b2 )+( a2*b1 + a1*b2);

/ : 结果 =(a1+b1)/(a2+b2)= (a1*a2+b1*b2)/(a2* a2+b2* b2) +(b1*a2-a1*b2)/(a2* a2+b2* b2)

比较操作符:== ,!=

赋值操作符: =

求模成员函数 : 等于a^2+b^2的算术平方根

所以复数类的操作符重载共有以下几个:

1.写头文件Complex.h:

#ifndef __COMPLEX_H
#define __COMPLEX_H
 
class Complex{
 
private:
    double a;
    double b;
 
public:
    Complex(int a=0,int b=0);
    Complex operator + (const Complex& t);
    Complex operator - (const Complex& t);
    Complex operator * (const Complex& t);
    Complex operator / (const Complex& t);
    bool operator == (const Complex& t);
    bool operator != (const Complex& t);
    Complex& operator = (const Complex& t);
 
    double getModulus();
 
    double getA();
    double getB();
};
 
#endif

2.写源文件Complex.cpp

#include "Complex.h"
#include "math.h"
 
Complex::Complex(int a,int b)
{
    this->a = a;
    this->b = b;
}
 
Complex Complex::operator + (const Complex& t)
{
    Complex ret; 
 
    ret.a = a + t.a;
    ret.b = b + t.b;
    return ret;
} 
 
Complex Complex::operator - (const Complex& t)
{
    Complex ret; 
 
    ret.a = a - t.a;
    ret.b = b - t.b;
    return ret;
}
 
    
 
Complex Complex::operator * (const Complex& t)
{
    Complex ret;
    ret.a = (a* t.a - b* t.b );
    ret.b = (t.a *b + a* t.b );  
    return ret;
}
 
 
 
    
 
Complex Complex::operator / (const Complex& t)
{
    Complex ret;
    ret.a = (a* t.a + b* t.b)/(t.a * t.a + t.b * t.b);
    ret.b = (b* t.a - a* t.b)/(t.a * t.a + t.b * t.b);  
    return ret;
}
 
    
 
bool Complex::operator == (const Complex& t)
{
    if((a== t.a)&&(b== t.b))
    return true;
 
    else
    return false;
}  
 
bool Complex::operator != (const Complex& t)
{
    if((a!= t.a)||(b!= t.b))
    return true;
 
    else
    return false;
}
 
Complex& Complex::operator = (const Complex& t)
{
    if(this != &t)
    {
     a = t.a;
     b = t.b;
    }
    return *this;
}  
 
double Complex::getModulus()
{
    return sqrt( a*a + b*b);
}
   
 
double Complex::getA()
{
    return a;
}  
 
double Complex::getB()
{
    return b;
}

3.写测试文件test.cpp

#include "stdio.h"
#include "Complex.h"
 
int main()
{
    Complex t1(1,3);
    Complex t2(2,6);
 
    Complex t3=t1+t2;
 
    printf("t3.a=%f t3.b=%f\n",t3.getA(),t3.getB());
 
    printf("t3 Modulus:%f\n",t3.getModulus());
 
    Complex t4=t3;
 
    printf("t4==t3: %d\n",t4==t3);
    printf("t4!=t3: %d\n",t4!=t3);
    printf("t3==t1: %d\n",t3==t1);
 
    return 0;
}

4.编译运行

t3.a=3.000000 t3.b=9.000000
t3 Modulus:9.486833
t4==t3: 1                                   //为真
t4!=t3: 0                                   //为假
t3==t1: 0                                   //为假

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