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C++学习教程及习题第八章

教学目标
●了解如何重新定义(重载)运算符以处理新类型●了解如何将一个类的对象转换为另一个类的对象●了解重载运算符的时机
●学习几个使用运算符重载的例子●生成Array、String和Date类
8．1简介
第6章和第7章介绍了C++类的基本知识和抽象数据类型的表示方法。对类的对象(即抽象数据类型的实例)的操作是通过向对象发送消息完成的(即调用成员函数的形式)。对某些类(特别是数学类)来说，这种调用方式是繁琐的，而用C++中的丰富的内部运算符集来指定对对象的操作要更好。本章要介绍怎样把C++中的运算符和类的对象结合在一起使用，这个过程称为运算符重载。扩展C++使它具有这些新的功能是理所当然的。
运算符>也是C++中的一个重载运算符，它既可以用作流读取运算符，也可以用作右移位运算符。这两个运算符都是在C++类库中重载的。C++语言本身也重载了运算符+和-，这两个运算符在整数算术运算、浮点数算术运算和指针算术运算等上下文中执行的操作是不同的。
为了使运算符在不同的上下文中具有不同的含义，C++允许程序员重载大多数运算符。编译器根据运算符的使用方式产生合适的代码。某些运算符(特别是赋值运算符以及+和-等等的各种算术运算符)经常要被重载。虽然重载运算符所能够实现的任务也能够用明确的函数调用完成，但是使用重载运算符能够使程序更易于阅读。
本章要讨论使用运算符重载的时机以及怎样重载运算符，还要介绍使用重载运算符的许多完整程序。
8．2运算符重载的基础
C++程序设计是对类型敏感的，并且程序设计的重点也是放在类型上。程序
员可使用内部的类型，也可以定义新的类型。内部的类型可以和C++中丰富的运算符集一起使用。运算符为程序虽提供了操作内部类型对象的简洁的表示方法。
程序员也可以把运算符和用户自定义的类型一起使用。尽管C++不允许建立新的运算符，但是允许重载现有的运算符，使它在用于类的对象时具有新类型的含义，这是C++最强大的特点之一。
软件工程视点8.1
运算符重载提供了C++的可扩展性，这也是C++最吸引人的属性之一。
编程技巧8.1
在完成同样的操作的情况下，如果运算符重载能够比用明确的函数调用使程序更清晰，则应该使用运算符重载。
编程技巧8．2
不要过度地或不合理地使用运算特重载，因为这样会使程序语义不清且难以阅读。
虽然运算符重载听起来好像是C++的外部能力，但是多数程序员都不知不觉地使用过重载的运算符。例如，加法运算符(+)对整数、单精度数和双精度数的操作是大不相同的。但是，因为C++语言本身已经重载了该运算符，所以它能够用于int、float、double和其他内部定义类型的变量。
运算符重载是通过编写函数定义实现的。函数定义虽然也包括函数首部和函数体，但是函数名是由关键字operator和其后要重载的运算符符号组成的。例如，函数名operator+重载了运算符+。
用于类的对象的运算符必须重载，但是有两种例外情况。赋值运算符(=)无需重载就可用于每一个类。在不提供重载的赋值运算符时，赋值运算符的默认行为是复制类的数据成员。不久就会看到，这种默认的复制行为对于带有指针成员
的类是危险的，对这种类通常要显式重载赋值运算符。地址运算符&也无需重载就可以用于任何类的对象，它返回对象在内存中的地址。地址运算符也可以被重载。
运算符重载最适合用于数学类。为了与在现实世界中操作这些数学类的方式一致，通常要重载一组运算符。例如，对于复数类，通常不仅仅要重载运算符+，因为其他算术运算符也经常用于复数。
C++语言的运算符很丰富。因为程序员对每个运算符的含义和使用的具体语境是理解的，所以在重载用于新类的运算符时，程序员能够根据运算符的意义做出合理的选择。
C++为其内部类型提供了丰富的运算符集，重载这些运算符的目的是为用户自定义的类型提供同样简洁的表达式。然而，运算符的重载不是自动完成的，程序员必须为所要执行的操作编写运算符重载函数。有时最好把这些函数用作成员函数，有时最好用作友元函数，在极少数情况下，他们可能既不是成员函数，也不是友元函数。
可能会发生重载误用的情况，例如重载加法运算符(+)使它执行类似于减法的运算，或者重载除法运算符(／)以使它执行类似于乘法的运算。如此使用重载会使程序令人迷惑不解。
编程技巧8．3
在把重载运算符用于类的对象时，重载运算符的功能类似于该运算符作用于内部类型的对象时所完成的功能，避免没有目的地使用重载运算符。
编程技巧8.4
在用重载运算符编写C++程序之前．查阅编译器的手册，了解特定运算符的各种限制和要求。
8．3运算符重载的限制
C++中的大部分运算符都可以被重载。图8．1列出了可以被重载的运算符，图8．2列出了不能被重载的运算符。
常见编程错误