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【C++面向对象】封装(下)：探索C++运算符重载设计精髓

news 来源：原创 2025/8/21 6:43:41

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年年岁岁花相似，岁岁年年人不同 —— 唐/刘希夷《代悲白头翁》

译文：年年岁岁繁花依旧，岁岁年年看花之人却不相同

C++运算符重载概念

C++运算符重载语法及作用

加减乘除运算符重载

赋值运算符重载

返回值作为引用以实现链式赋值

关系运算符重载

大于号运算符重载

相等运算符重载

全部代码

C++运算符重载概念

在 C++ 里，运算符重载属于多态的一种表现形式，它允许你为自定义的数据类型重新定义运算符的行为。

运算符重载其实就是对已有的运算符赋予新的功能，使它能够处理自定义类型的对象

C++运算符重载语法及作用

语法：返回类型 operator运算符(参数列表) {}

提高代码可读性：在处理自定义类型时，使用重载后的运算符能让代码更直观、自然。例如，对于自定义的复数类，你可以重载+运算符，让两个复数相加的操作就像普通数字相加一样简单。
实现自定义类型的操作：借助运算符重载，你能为自定义类型实现像内置类型那样的操作。比如，对于自定义的矩阵类，你可以重载+、-、*等运算符，实现矩阵的加减乘运算。
代码复用与一致性：运算符重载可以复用已有的运算符，使代码更具一致性。对于熟悉内置运算符的开发者来说，重载后的运算符也易于理解和使用。

加减乘除运算符重载

作类成员函数重载

#include <iostream>class human
{
public:human(){};human(int a ,int b):m_a(a),m_b(b){}//加减乘除运算符重载(成员函数)human operator*(const human& h){human h2;h2.m_a = this->m_a * h.m_a;h2.m_b = this->m_b * h.m_b;return h2;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}private:int m_a;int m_b;};int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20);human h1(2,10);//相当于 h.operator*(h1)human h3 = h * h1;std::cout << h3.geta() <<" "<< h3.getb()<<std::endl;return 0;
}

代码解读：

提供默认无参构造函数和函数初始化列表
 human(){};human(int a ,int b):m_a(a),m_b(b){}
加减乘除运算符重载(成员函数)这里指的是乘法
    human operator*(const human& h){human h2;h2.m_a = this->m_a * h.m_a;h2.m_b = this->m_b * h.m_b;return h2;}
这里的参数是指常量引用：目的是不使用值传递的方式，防止对数据进行大量的拷贝，常量引用本质使用地址传递，地址通常占有4个字节，程序效率更高
这里的this指向调用该重载函数的哪个对象。
在栈区重新创建一个对象h，并将运算后的成员变量更新到该对象并返回。
human h3 = h * h1;
这个相当于 h.operator*(h1)
std::cout << h3.geta() <<" "<< h3.getb()<<std::endl;
因为成员变量m_a和m_b时私有变量，不能在类外访问，所以在类内使用函数来访问。
输出
这样就实现了类型为human的变量使用运算符来进行运算，20 = 10 *2 ；200 = 20*10

其他加减除法以此类推。

2.作全局函数重载

#include <iostream>class human
{friend human operator*(const human& p2, int val);
public:human(){};human(int a ,int b):m_a(a),m_b(b){}//加减乘除运算符重载(成员函数)human operator*(const human& h){human h2;h2.m_a = this->m_a * h.m_a;h2.m_b = this->m_b * h.m_b;return h2;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}private:int m_a;int m_b;};
// 加减乘除运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
human operator*(const human& p2, int val)
{human temp;temp.m_a = p2.m_a *val;temp.m_b = p2.m_b * val;return temp;
}int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20);human h1(2,10);//相当与 operator*(h，90)human h2 = h * 90;//相当于 h.operator*(h1)human h3 = h * h1;std::cout << h2.geta() <<" "<< h2.getb()<<std::endl;std::cout << h3.geta() <<" "<< h3.getb()<<std::endl;return 0;
}

代码解读：

加减乘除运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
human operator*(const human& p2, int val)
{human temp;temp.m_a = p2.m_a *val;temp.m_b = p2.m_b * val;return temp;
}
该函数在类外定义，在类外定义的函数不能访问类内的私有变量，但是可以通过友元函数的方法来让类外定义的全局函数访问类内的私有变量。即
    friend human operator*(const human& p2, int val);
human h2 = h * 90;
相当与 operator*(h，90)调用的是全局函数。
输出

赋值运算符重载

返回值作为引用以实现链式赋值

#include <iostream>class human
{public:human(){};human(int a ,int b,int c):m_a(a),m_b(b),m_c(new int(c)){}//赋值运算符重载human& operator=(const human& h){if(this != &h){if(m_c != nullptr){delete m_c;m_c = nullptr;}}m_c = new int(*h.m_c);return *this;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}int getc(){return *this->m_c;}
private:int m_a;int m_b;int* m_c;};int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20,12);human h1(2,10,34);human h2(22,10,4);h = h1 = h2;std::cout <<h.getc()<<std::endl;return 0;
}

代码解读：

函数初始化列表来初始化成员变量
    human(int a ,int b,int c):m_a(a),m_b(b),m_c(new int(c)){}
赋值运算符重载
 human& operator=(const human& h){if(this != &h){if(m_c != nullptr){delete m_c;m_c = nullptr;}}m_c = new int(*h.m_c);return *this;}
首先使用this来判断调用该函数的对象是否和传入的对象是同一块内存，接着在判断调用该成员函数的对象中的成员变量m_c是否不为空，不为空则释放内存，再置为空。
两个对象不是同一块内存(this != &h)需要delete，再重新开辟内存。

这样作的目的是用于：如果对一个成员变量是指针的对象，将该指针指向的值进行修改时，需要先释放调用该重载函数的对象中指针变量，再为空，然后在m_c = new int(*h.m_c);重新开辟一块内存，内存的值是参数中对象的那个值。

原因：若不释放这块内存，在赋值操作完成后，原来的内存就会变成无法访问的 “孤儿” 内存，程序无法再释放它，从而造成内存泄漏。执行 delete m_c; 就能正确释放这块内存，让系统可以重新使用它。

两个对象是同一块内存(this == &h)不需要delete。

原因：当两个对象是统一块内存时，m_c这个指针变量指向的值是一样的，如果对其执行 delete m_c，那么在后面m_c = new int(*h.m_c);时使用*h.m_c时是非法的，因为这块内存已经被释放掉了，不能访问。

为什么要m_c = new int(*h.m_c);

原因：编译器默认提供的是浅拷贝，对于一个含有指针变量的类中，浅拷贝会对这块内存多次释放，是不合法的，所以需要执行深拷贝来使得两个对象中的指针变量指向的值相同，但指针的值不同(地址不同)
有关【C++面向对象】封装(上)：探寻构造函数的幽微之境-CSDN博客深拷贝，浅拷贝【C++面向对象】封装(上)：探寻构造函数的幽微之境-CSDN博客

为什么return *this;返回值类型是human& 即引用。

原因：this指向调用该成员函数的那个对象，而*this是指的该对象，而返回值是human&引用是为了实现链式调用，而返回值是human不能实现链式赋值，因为他返回的是该对象的拷贝。

关系运算符重载

大于号运算符重载

#include <iostream>class human
{friend bool operator>(const human& h1,int val);
public:human(){};human(int a ,int b,int c):m_a(a),m_b(b),m_c(new int(c)){}//关系运算符重载bool operator>(const human& h1){if(this->m_a > h1.m_a && this->m_b > h1.m_b)return true;elsereturn false;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}int getc(){return *this->m_c;}
private:int m_a;int m_b;int* m_c;};//关系运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
bool operator>(const human& h1,int val){if(val< h1.m_a && val < h1.m_b)return true;elsereturn false;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20,12);human h1(2,10,34);//相当于 h.operator>(h1)if(h > h1)std::cout<<"h>h1"<<std::endl;elsestd::cout<<"h<h1"<<std::endl;//相当与 operator>(h,12)if(h > 12)std::cout<<"h>12"<<std::endl;elsestd::cout<<"h<12"<<std::endl;return 0;
}

代码解读：

上段代码分别用成员函数和全局函数的方法来实现对自定义类型的判断

对于
h > h1
相当于 h.operator>(h1)

对于
h > 12
相当与 operator>(h,12)

输出

相等运算符重载

#include <iostream>class human
{friend bool operator==(const human& h1,int val);
public:human(){};human(int a ,int b,int c):m_a(a),m_b(b),m_c(new int(c)){}//关系运算符重载bool operator==(const human& h1){if(this->m_a == h1.m_a && this->m_b == h1.m_b)return true;elsereturn false;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}int getc(){return *this->m_c;}
private:int m_a;int m_b;int* m_c;};//关系运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
bool operator==(const human& h1,int val){if(val == h1.m_a)return true;elsereturn false;
}int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20,12);human h1(2,10,34);//相当于 h.operator==(h1)if(h == h1)std::cout<<"二者相等"<<std::endl;elsestd::cout<<"二者不等"<<std::endl;//相当与 operator==(h,23)if(h == 23)std::cout<<"二者相等"<<std::endl;elsestd::cout<<"二者不等"<<std::endl;return 0;
}

代码解读：

上段代码分别用成员函数和全局函数的方法来实现对自定义类型的相等判断

对于
h == h1
相当于相当于 h.operator==(h1)

对于
h == 23
相当于 operator==(h,23)

输出

全部代码

#include <iostream>class human
{friend human operator*(const human& p2, int val);friend bool operator==(const human& h1,int val);friend bool operator>(const human& h1,int val);
public:human(){};human(int a ,int b,int c):m_a(a),m_b(b),m_c(new int(c)){}//加减乘除运算符重载(成员函数)human operator*(const human& h){human h2;h2.m_a = this->m_a * h.m_a;h2.m_b = this->m_b * h.m_b;return h2;}//关系运算符重载bool operator==(const human& h1){if(this->m_a == h1.m_a && this->m_b == h1.m_b)return true;elsereturn false;}//关系运算符重载bool operator>(const human& h1){if(this->m_a > h1.m_a && this->m_b > h1.m_b)return true;elsereturn false;}//赋值运算符重载human& operator=(const human& h){if(this != &h){if(m_c != nullptr){delete m_c;m_c = nullptr;}}m_c = new int(*h.m_c);return *this;}int geta(){return this->m_a;}int getb(){return this->m_b;}int getc(){return *this->m_c;}
private:int m_a;int m_b;int* m_c;};
// 加减乘除运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
human operator*(const human& p2, int val)
{human temp;temp.m_a = p2.m_a *val;temp.m_b = p2.m_b * val;return temp;
}//关系运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
bool operator==(const human& h1,int val){if(val == h1.m_a)return true;elsereturn false;
}
//关系运算符重载(全局函数)访问私有成员需要加friend声明
bool operator>(const human& h1,int val){if(val< h1.m_a && val < h1.m_b)return true;elsereturn false;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{human h(10,20,12);human h1(2,10,34);//相当与 operator*(h，90)human h2 = h * 90;//相当于 h.operator*(h1)human h3 = h * h1;//相当于 h.operator==(h1)if(h == h1)std::cout<<"二者相等"<<std::endl;elsestd::cout<<"二者不等"<<std::endl;//相当与 operator==(h,23)if(h == 23)std::cout<<"二者相等"<<std::endl;elsestd::cout<<"二者不等"<<std::endl;//相当于 h.operator>(h1)if(h > h1)std::cout<<"h>h1"<<std::endl;elsestd::cout<<"h<h1"<<std::endl;//相当与 operator>(h,12)if(h > 12)std::cout<<"h>12"<<std::endl;elsestd::cout<<"h<12"<<std::endl;std::cout << h2.geta() <<" "<< h2.getb()<<std::endl;std::cout << h3.geta() <<" "<< h3.getb()<<std::endl;h = h1;std::cout <<h.getc()<<std::endl;return 0;
}

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编程日记 2025/8/17 18:26:01

第十七届“华中杯”大学生数学建模挑战赛题目A题晶硅片产销策略优化完整成品代码模型思路分享

近年来，高纯度晶硅片需求的增长引发了更激烈的市场竞争。晶硅片企业需要在成本控制、利润优化和供需管理之间取得平衡，以提高经营效率和市场竞争力。晶硅片的生产是一个高能耗、高成本的过程，企业效益会受到原材料价格波动、市场需求变化以及…...

编程日记 2025/8/17 14:51:55

java 设计模式之单例模式

简介单例模式：一个类有且仅有一个实例，该类负责创建自己的对象，同时确保只有一个对象被创建。特点：类构造器私有、持有自己实例、对外提供获取实例的静态方法。单例模式的实现方式饿汉式类被加载时，就会实例…...

编程日记 2025/8/17 18:28:18

新能源汽车能量流测试的传感器融合技术应用指南

第一部分：核心原理模块化拆解模块1：多源传感器物理层融合关键技术： 高精度同步采集架构采用PXIe-8840控制器同步定时模块（NI PXIe-6674T），实现CAN/LIN/模拟量信号的μs级同步光纤电压传感器&#xff0…...

编程日记 2025/8/19 1:21:50

高级java每日一道面试题-2025年4月11日-微服务篇[Nacos篇]-Nacos使用的数据库及其数据同步机制是什么？

如果有遗漏,评论区告诉我进行补充面试官: Nacos使用的数据库及其数据同步机制是什么？ 我回答: Nacos 使用的数据库及其数据同步机制详解在微服务架构中，Nacos 作为服务注册与配置管理的核心组件，其数据存储和同步机制对系统的高可用性和…...

编程日记 2025/8/19 14:29:19

音视频相关协议和技术内容

视频编解码： H264（AVC,MPEG-4 Part 10） 高压缩率，支持多种分辨率和帧率，用于在线流媒体、会议、数字电视编码过程： 分块处理，将视频帧划分为宏块（16x16）使用帧预测和…...

编程日记 2025/8/20 1:35:02

SpringBoot整合Rabbitmq(包括docker配置Rabbitmq的详细过程)

一、什么是mq MQ(message queue)，从字面意思上看就个 FIFO 先入先出的队列，只不过队列中存放的内容是 message 而已，它是一种具有接收数据、存储数据、发送数据等功能的技术服务。在互联网架构中，MQ 是一种非常常见的上下游“逻…...

编程日记 2025/8/17 21:23:35

20个常用的初级Java笔试题及其参考答案

### 1. Java基本数据类型有哪些？ - **答案**：Java中的基本数据类型有： - `byte`：8位 - `short`：16位 - `int`：32位 - `long`：64位 - `float`：32位 - `double`：64位 - `char`：16位（Unicode字符） - `boolean`：表示真或假（没有固定大小） ### 2. Java中的字符串是可…...

编程日记 2025/8/19 23:39:46

矫平机：工业制造的精密“雕刻师”

在金属加工的浩瀚图景中，矫平机犹如一位沉默的雕塑大师，用机械的精准与科学的智慧，将扭曲变形的板材重塑为工业艺术的杰作。从新能源电池极片到空间站耐压舱体，矫平工艺贯穿现代制造的每一处精度巅峰。一、核心技术：从…...

编程日记 2025/8/21 19:25:46

游戏数据分析，力扣（游戏玩法分析 I~V)mysql+pandas

力扣的游戏玩法分析 I~V， ps：虽然表结构不变但是力扣输入示例数据有些许变化，所以你使用上一题的数据跑下一题的代码可能产生的结果和示例中的不一样，建议点击连接到力扣中直接运行！ 目录 1. 游戏玩法分析 I mysql …...

编程日记 2025/8/18 20:46:59

C++之哈希

目录一、unordered_set 1.1、unordered_set的介绍 1.2、unordered_set和set的使用差异二、unordered_map 2.1、unordered_map和map的差异 2.2、unordered_multimap/unordered_multiset 三、哈希表 3.1、哈希概念 3.1.1、直接定地址法 3.1.2、哈希冲突 3.1.3、负载…...

编程日记 2025/8/17 18:26:19

DSP、MCU、FPGA 的详细总结

一、核心定义与特点类型定义核心特点DSP（数字信号处理器）专为高速数字信号处理设计的处理器- 哈佛架构，单周期乘加（MAC） - 实时性强，低延迟处理流式数据 - 专用指令集优化算法（如FFT、滤波&am…...

编程日记 2025/8/19 7:33:43

linux学习 3.用户的操作

用户建议在系统操作的时候不要一直使用root用户，因为root用户具有最高权限，你可能因为某些操作影响了你的系统，采用子用户则可以避免这一点这里的学习不用太深入，掌握如何创建删除切换即可(除非你要做详细的用户管理&#xff0…...

编程日记 2025/8/19 11:43:00

闭坑-- `a-auto-complete` 组件中的 `options` 数据存在重复

当 ant-design 的 a-auto-complete 组件中的 options 数据存在重复时，可能会导致以下问题： 1. 交互问题键盘导航失效： 使用键盘上下键选择时，可能会在重复项之间跳转，无法正常移动到下一个选项。选择结果不准确&…...

编程日记 2025/8/20 22:46:01

【Rust基础】使用Rocket构建基于SSE的流式回复

背景我们正在使用Rust开发基于RAG的知识库系统，其中对于模型的回复使用了常用的SSE，Web框架使用Rocket，Rocket提供了一个简单的方式支持SSE，但没有会话保持、会话恢复等功能，因此我们自己简单实现这两个功能。使用R…...

编程日记 2025/8/20 20:15:27

一种改进的CFAR算法用于目标检测（解决多目标掩蔽）

摘要恒虚警率（CFAR）技术在雷达自动检测过程中起着关键作用。单元平均（CA）CFAR算法在几乎所有的多目标情况下都会受到掩蔽效应的影响。最小单元平均（SOCA）CFAR算法仅当干扰目标位于参考窗口的前后方时才具有…...

编程日记 2025/8/17 18:22:56

什么是人工智能芯片？

行业专家指出，许多智能设备和物联网设备都是由某种形式的人工智能(AI)驱动的——无论是语音助理、面部识别摄像头，还是电脑。这些设备需要采用某种技术为它们进行的数据处理提供支持。有些设备需要在云平台的大型数据中心处理数据，而也有一些…...

编程日记 2025/8/19 13:27:14

C++运算符重载概念

C++运算符重载语法及作用

加减乘除运算符重载

赋值运算符重载

返回值作为引用以实现链式赋值

关系运算符重载

大于号运算符重载

相等运算符重载

全部代码

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