北京大学程序设计实习课程

《程序设计实习》课程(C++ProgrammingPractice)程序设计实习第十五讲运算符重载主讲教师：田永鸿[e-mail]://idm.pku.edu.cn/jiaoxue-CPP/cpp08.htm2008年4月21日北京大学《程序设计实习》课程2回顾：类和对象类的定义、成员属性、成员函数、类的作用域对象的创建、存储、访问构造函数、析构函数定义、调用时机特殊的构造函数：复制构造函数、转换构造函数、初始化列表类的特殊成员：static成员、const成员、引用成员const对象成员对象和封闭类友元this指针北京大学《程序设计实习》课程3课堂问题1.指出下列各题中的错误，并说明如何改正void~Time(int);classTime{private:inthour=12;intminute=0,second=0;}intTime(intnHour,intnMin,intnSec);2.以下关于this指针的说法中不正确的是：A.const成员函数内部不可以使用this指针B.成员函数内的this指针，指向成员函数所作用的对象。C.在构造函数内部可以使用this指针D.在析构函数内部可以使用this指针构造函数和析构函数不能有返回类型；成员属性不能在类定义时初始化const成员函数内部可以使用this指针：是一个const指针，不能改变this的地址及所指向的值北京大学《程序设计实习》课程4课堂问题3.指出下列题中的错误，并说明如何改正classX{X(inti,intj):base(i),rem(base%j){}intrem,base;}4.如下定义和申明中哪些是错误的，如何改正：//example.hclassExample{public:staticdoublerate=6.5;staticconstintnSize=20;staticTimeTime(12,0,0);};//example.c#include“example.h”doubleExample::rate;TimeExample::Time;Base应在rem之前定义；或rem的初始化时不使用base,直接用i静态成员变量或成员对象不能在定义时初始化，应在.c程序中以全局变量的方式初始化；静态const类型则可以北京大学《程序设计实习》课程5课堂问题以下程序编译、连接都能通过，请写出运行时输出的结果。你认为没有输出的，就写无输出#includeiostreamusingnamespacestd;classSample{intA;staticintB;public:Sample(inta){A=a,B+=a;}staticvoidfunc(Samples);};voidSample::func(Samples){coutA=s.A,B=Bendl;}intSample::B=0;voidmain(){Samples1(2),s2(5);Sample::func(s1);Sample::func(s2);}静态成员函数的使用方法。其中的数据成员B是静态数据成员，求B之值是在构造函数中进行的。所以输出为：A=2,B=7A=5,B=7北京大学《程序设计实习》课程6内容提要抽象数据类型与运算符重载两种运算符重载的实现方式常见的运算符重载流运算符：、自增运算符++、自减运算符--抽象数据类型的强制类型转换示例程序作业北京大学《程序设计实习》课程7抽象数据类型与运算符重载C++预定义了一组运算符，用来表示对数据的运算+、-、*、/、%、^、&、~、!、|、=、、、!=、……只能用于基本的数据类型：整型、实型、字符型、逻辑型、……cin和cout使用运算符“”、“”进行流操作时，要求操作数是基本数据类型北京大学《程序设计实习》课程8C++提供了数据抽象的手段，允许用户定义抽象数据类型：类通过调用类的成员函数，对它的对象进行操作但是，在有些时候，用类的成员函数来操作对象时，很不方便。例如对一个群体，按照他们的体重指数进行排序：涉及不同对象中的“体重指数”成员属性在数学上，两个复数可以直接进行+、-等运算。但在C++中，直接将+或-用于复数是不允许的抽象数据类型与运算符重载北京大学《程序设计实习》课程9运算符重载我们希望：对一些抽象数据类型，也能够直接使用C++提供的运算符程序更简洁代码更容易理解例如boolcompareQuata=BillJimmyBill和Jimmy是CMan的两个对象比较他们的体重指数complex_a+complex_bcomplex_a和complex_b是两个复数对象求两个复数的和北京大学《程序设计实习》课程10对已有的运算符(C++中预定义的运算符)赋予多重的含义，使同一运算符作用于不同类型的数据时导致不同类型的行为目的是：扩展C++中提供的运算符的适用范围，以用于类所表示的抽象数据类型。同一个运算符，对不同类型的操作数，所发生的行为不同(5,10i)+(4,8i)=(9,18i)5+4=9运算符重载北京大学《程序设计实习》课程11classComplex{public:Complex(doubler=0.0,doublei=0.0){real=r;imaginary=i;}doublereal;//realpartdoubleimaginary;//imaginarypart};示例：复数类型定义北京大学《程序设计实习》课程12若能对+进行重新定义如下：Complexoperator+(constComplex&a,constComplex&b){returnComplex(a.real+b.real,a.imaginary+b.imaginary);}则可以Complexa(1,2),b(2,3),c;c=a+b;//等效于operator+(a,b);示例：复数类型定义北京大学《程序设计实习》课程13对类Complex重载运算符号“+”示例：复数的运算符重载classComplex{public:Complex(double=0.0,double=0.0);//constructorComplexoperator+(constComplex&)const;//additionComplexoperator-(constComplex&)const;//subtractionconstComplex&operator=(constComplex&);//assignmentprivate:doublereal;//realpartdoubleimaginary;//imaginarypart};问题：为什么使成员函数、参数及返回值为常数类型？//OverloadedadditionoperatorComplexComplex::operator+(constComplex&operand2)const{returnComplex(real+operand2.real,imaginary+operand2.imaginary);}//函数及参数定义为const，以使函数不能改变参数的值//OverloadedsubtractionoperatorComplexComplex::operator-(constComplex&operand2)const{returnComplex(real-operand2.real,imaginary-operand2.imaginary);}//Overloaded=operatorconstComplex&Complex::operator=(constComplex&right){real=right.real;imaginary=right.imaginary;return*this;//enablescascading}//函数的返回值定义为const，因为返回的是this指针Complexx,y(4.3,8.2),z(3.3,1.1);x=y+z;//y.operator+(z)//x.operator=(y.operator+(z))x=y-z;//x.operator=(y.operator-(z))北京大学《程序设计实习》课程16运算符重载实质是函数重载：在程序编译时把指定的运算表达式转换成对运算符函数的调用把运算的操作数转换成运算符函数的参数根据实参的类型决定调用哪个运算符函数C++中运算符重载的例子：“”和“”是用于移位的运算符，通过C++的标准类库分别被重载为流输入和流输出运算符北京大学《程序设计实习》课程17运算符重载：注意C++不允许定义新的运算符通过重载现有的运算符，使它在用于类的对象时具有新类型的含义重载后运算符的含义应该符合日常习惯complex_a+complex_bword_aword_bdate_b=date_a+n有时使用函数调用更好older(student_a,student_b)的语义比student_astudent_b更清晰：年龄大小、身材高矮、体型胖瘦、……重载不改变运算符的优先级、结合性、语法结构及参数个数以下运算符不能被重载：“.”、“.*”、“::”、“?:”、sizeof教材V2版p.340（V5版p.430）列出了可重载的运算符北京大学《程序设计实习》课程18运算符重载的形式重载为类的成员函数return_typeoperatoroperator_symbol(argument-list){function-body}重载为类的友员函数friendreturn_typeoperatorperator_symbol(argument-list){function-body}operator_symbol必须是C++中可以重载的运算符符号，例如“+”、“-”、……重载运算符“调用()、下标[]、成员访问-或者赋值运算符=”时，运算符重载函数必须声明为类的成员函数北京大学《程序设计实习》课程19运算符重载为成员函数return_typeoperatoroperator_symbol(argument-list){function-body}argument-list中参数的个数比原operator_symbol所需要的参数个数少一个(后置“++”、“--”除外)例如classComplex{public:Complex(double=0.0,double=0.0);//constructorComplexoperator+(constComplex&)const;//additionprivate:doublereal;//realpartdoubleimaginary;//imaginarypart};ComplexComplex::operator+(constComplex&operand2)const{returnComplex(real+operand2.real,imaginary+operand2.imaginary);}北京大学《程序设计实习》课程20运算符重载为成员函数实现单目运算单目运算：opoperand假如operand是类A的对象op应该重载为A的成员函数，该函数没有参数return_typeoperatorop()return_type是opoperand的类型例如：!string_s，等价于string_s.operator!()classString{public:String(constchar*=);//conversion/defaultconstructor~String();//destructorbooloperator!()const{returnlength