C++-操作符重载、并实现复数类详解

什么是操作符重载

操作符重载是指允许用户自定义操作符所代表的行为，以及对于自定义类型的操作符操作。在C++中，操作符是一种独立于函数之外的特殊函数。

为什么需要操作符重载

操作符重载可以让程序更加简洁、易读。举例来说，C++中可以使用"+"操作符来进行两个整数的加法运算。但如果我们想要把两个自定义类型的对象相加，就需要进行操作符重载。

如何进行操作符重载

在C++中，操作符重载需要定义一个特殊的成员函数。这个成员函数需要以 "operator" 开头，后面是表示要重载的操作符。例如：重载"+"操作符，我们需要定义一个名为 "operator+" 的成员函数。

class Complex {
public:
    Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}

    Complex operator+(const Complex& c) const {
        return Complex(real+c.real, imag+c.imag);
    }

private:
    double real, imag;
};

上面的代码定义了一个名为 "Complex" 的类，其中重载了 "+" 操作符，可以对两个 "Complex" 类型的对象进行加法运算。

除了"+"操作符，C++中还可以重载其他常见的操作符，如 "-" "++" "" "/" 等等。需要注意的是，不是所有操作符都可以被重载，例如 "sizeof"、"." "." 等。

实现复数类

现在我们来看一个实际的例子，实现一个复数类，其中包含加法、减法、乘法等操作。代码如下：

class Complex {
public:
    Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}

    Complex operator+(const Complex& c) const {
        return Complex(real+c.real, imag+c.imag);
    }

    Complex operator-(const Complex& c) const {
        return Complex(real-c.real, imag-c.imag);
    }

    Complex operator*(const Complex& c) const {
        return Complex(real*c.real-imag*c.imag, real*c.imag+imag*c.real);
    }

    Complex operator/(const Complex& c) const {
        double denominator = c.real*c.real + c.imag*c.imag;
        return Complex((real*c.real+imag*c.imag)/denominator, (imag*c.real-real*c.imag)/denominator); 
    }

    void print() const {
        cout << real << " + " << imag << "i" << endl;
    }

private:
    double real, imag;
};

加法运算示例

int main() {
    Complex a(1.0, 2.0);
    Complex b(3.0, 4.0);

    Complex c = a + b;

    c.print(); //输出：4 + 6i

    return 0;
}

乘法运算示例

int main() {
    Complex a(1.0, 2.0);
    Complex b(3.0, 4.0);

    Complex c = a * b;

    c.print(); //输出：-5 + 10i

    return 0;
}

上面两个示例分别演示了复数加法和乘法的运算，可以看到通过操作符重载可以使代码更加简洁易读。