C++ 重载运算符和重载函数学习笔记

什么是重载运算符和重载函数

在C++中，我们可以定义多个同名的函数和运算符。这就是重载（Overload）。

重载运算符是指对C++中已有的运算符进行重新定义，使它们能够用于特定的类类型。通过重载运算符，我们可以使自定义数据类型表现得像内置数据类型一样，从而提高代码的可读性和易用性。

重载函数是指在同一个作用域内，可以定义多个同名的函数，但是它们的参数列表必须不同（参数类型或者参数个数不同）。通过这种方式，我们可以让同名函数实现不同的功能。

如何重载运算符

C++中的每一个运算符都有一个与之对应的函数。重载运算符就相当于重载这些函数，只需要将运算符改写为函数名即可。

以+运算符为例，我们可以定义如下的函数来重载它：

c++Copy Code
class Complex {
public:
    Complex operator + (const Complex& other) const {
        return Complex(this->real + other.real, this->imag + other.imag);
    }
private:
    double real; // 实部
    double imag; // 虚部
};

上面的代码中，operator + 就是+运算符对应的函数，我们为 Complex 类型定义了一个重载的加法运算符。该函数接受一个 Complex 类型的参数 other，返回值也是一个 Complex 类型的对象，表示两个复数相加的结果。通过这种方式，我们就可以使用 + 运算符对 Complex 类型的对象进行加法运算了。

如何重载函数

在C++中，函数重载的条件是函数名称相同，但是函数的参数列表不同。参数列表可以通过参数的类型、个数和顺序来区分。

例如，我们可以定义如下的两个函数来计算两个整数的和：

c++Copy Code
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int add(int a, int b, int c) {
    return a + b + c;
}

上面的代码中，两个函数的名称都是 add，但是它们的参数列表不同，因此它们是两个不同的函数。第一个函数接受两个整数作为参数，返回它们的和；第二个函数接受三个整数作为参数，返回它们的和。

实例演示

下面我们将展示一个例子，演示如何使用重载运算符和重载函数。

c++Copy Code
#include <iostream>

class Complex {
public:
  Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {}
  Complex operator + (const Complex& other) const {
    return Complex(this->real + other.real, this->imag + other.imag);
  }
  friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const Complex& c) {
    os << "(" << c.real << ", " << c.imag << ")";
    return os;
  }
private:
  double real; // 实部
  double imag; // 虚部
};

int add(int a, int b) {
  std::cout << "调用了 add(int, int) 函数" << std::endl;
  return a + b;
}

double add(double a, double b) {
  std::cout << "调用了 add(double, double) 函数" << std::endl;
  return a + b;
}

int main() {
  // 使用重载函数
  int x = add(1, 2);
  double y = add(1.0, 2.0);

  std::cout << "x = " << x << std::endl;
  std::cout << "y = " << y << std::endl;

  // 使用重载运算符
  Complex c1(1, 2);
  Complex c2(3, 4);
  Complex c3 = c1 + c2;

  std::cout << "c1 = " << c1 << std::endl;
  std::cout << "c2 = " << c2 << std::endl;
  std::cout << "c3 = " << c3 << std::endl;

  return 0;
}

上面的代码中，我们定义了一个 Complex 类型，实现了重载加号运算符和插入运算符。我们还定义了两个 add 函数来演示函数重载。在 main 函数中，我们分别使用了重载函数和重载运算符，并输出了对应的结果。

输出结果如下：

textCopy Code
调用了 add(int, int) 函数
调用了 add(double, double) 函数
x = 3
y = 3
c1 = (1, 2)
c2 = (3, 4)
c3 = (4, 6)

从输出结果可以看出，我们成功地使用了重载运算符和重载函数，并得到了预期的结果。