C++重载运算符的规则详解

在C++中，程序员可以重载许多运算符(operator)，包括算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算等等。这些运算符具有与常规函数相似的结构，因此也被称为“运算符重载函数”。本文将详细讲解C++重载运算符的规则。

1. 重载运算符的声明

重载运算符的声明与常规函数的声明类似。重载运算符的名称后跟着一对圆括号()，其中可选参数可以放在括号内。下面是两个重载运算符的示例：

class MyClass{
public:
    MyClass operator+(const MyClass &a);
    bool operator<(const MyClass &a) const;
};

第一个重载运算符是“+”运算符，它接受一个类型为MyClass的常引用参数，并返回一个MyClass对象。第二个重载运算符是比较运算符“<”，它也接受一个类型为MyClass的常引用参数，并返回一个bool类型的值。

2. 重载运算符的实现方式

重载运算符的实现方式分为两种：成员函数和非成员函数。

2.1 成员函数

成员函数重载运算符是在定义类时声明的。因此，它们可以访问类的私有成员和保护成员。成员函数重载运算符的一般形式如下：

返回类型 operator运算符(参数列表){
    //函数体
}

其中，返回类型可以是任何类型，参数列表可以包括任何数量和类型的参数。例如，我们可以使用成员函数重载“+”运算符来实现两个MyClass对象的相加：

class MyClass{
public:
    MyClass operator+(const MyClass &a){
        MyClass result;
        //实现相加的代码
        return result;
    }
};

2.2 非成员函数

非成员函数重载运算符与普通函数非常类似。它们的定义不需要在类中进行，因此它们不能直接访问类的私有成员和保护成员。非成员函数重载运算符的一般形式如下：

返回类型 operator运算符(参数列表){
    //函数体
}

其中，返回类型可以是任何类型，参数列表可以包括任何数量和类型的参数。例如，我们可以使用非成员函数重载“<”运算符来实现两个MyClass对象的比较：

bool operator<(const MyClass &a, const MyClass &b){
    //实现比较的代码
    return true;
}

3. 一些需要注意的事项

3.1 重载运算符的参数个数

大多数运算符需要两个操作数，因此它们的重载函数应该有两个参数。然而，有些运算符只需要一个操作数，如递增（++）和递减（--），因此它们的重载函数只需要一个参数。

3.2 重载运算符的返回值类型

重载运算符的返回类型可以是任何类型，但通常与操作数的类型有关。例如，如果我们重载“+”运算符来实现两个MyClass对象的相加，那么返回类型应该是MyClass。

3.3 重载运算符的优先级和结合性

重载运算符的优先级和结合性与原始运算符相同。例如，“+”运算符的优先级高于“<”运算符。如果我们需要改变重载运算符的优先级和结合性，可以使用圆括号来改变顺序。

4. 示例说明

下面是两个使用重载运算符的示例：

4.1 矢量相加

class Vector{
public:
    double x, y;
    Vector operator+(const Vector &a){
        Vector result;
        result.x = x + a.x;
        result.y = y + a.y;
        return result;
    }
};

int main(){
    Vector a, b;
    //初始化 a 和 b
    Vector c = a + b;
    //使用重载的 + 运算符
    return 0;
}

上面的代码定义了一个Vector类，其中包含x和y两个成员变量。该类还重载了“+”运算符，可以使两个向量相加。在main函数中，我们创建了两个Vector对象a和b，并通过“+”运算符将它们相加，结果保存在c中。

4.2 比较两个长方形的面积大小

class Rectangle{
public:
    int width, height;
    Rectangle(int w, int h):width(w), height(h){}
    int area(){
        return width * height;
    }
};

bool operator<(const Rectangle &a, const Rectangle &b){
    return a.area() < b.area();
}

int main(){
    Rectangle a(3, 4), b(1, 6);
    if(a < b){
        cout << "a is smaller than b" << endl;
    }
    return 0;
}

上面的代码定义了一个Rectangle类，其中包含width和height两个成员变量，并提供了一个计算长方形面积的area函数。该代码还重载了“<”运算符，可以比较两个Rectangle对象的面积大小。在main函数中，我们创建了两个Rectangle对象a和b，并比较它们的面积大小。由于a的面积是12（34），而b的面积是6（16），因此a小于b。