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C++如何实现运算符重载 以复数类为例展示常用运算符实现

P粉602998670

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发布时间:2025-07-22 09:44:01

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c++如何实现运算符重载 以复数类为例展示常用运算符实现

在 C++ 中,运算符重载是面向对象编程的一个重要特性,它允许我们为已有的运算符赋予新的含义。以复数类为例,我们可以实现加法、减法、赋值等常见运算符的重载,让代码更直观也更易读。

C++如何实现运算符重载 以复数类为例展示常用运算符实现

加法和减法运算符的重载

为了实现两个复数相加或相减,通常我们会将 +- 作为非成员函数重载,并将其声明为类的友元,以便访问私有成员。

C++如何实现运算符重载 以复数类为例展示常用运算符实现
class Complex {
private:
    double real;
    double imag;

public:
    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

    friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2);
    friend Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2);

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

Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) {
    return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);
}

Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2) {
    return Complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);
}

使用时就像普通类型一样:

Complex a(3, 4);
Complex b(1, 2);
Complex c = a + b; // 调用 operator+
c.print(); // 输出 4 + 6i

这种方式的好处是支持左右操作数都为对象的情况,也能很好地处理隐式类型转换(比如 Complex + double)。

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C++如何实现运算符重载 以复数类为例展示常用运算符实现

赋值运算符的重载

当你的类包含动态分配资源时,就需要自定义赋值运算符来避免浅拷贝问题。即使在这个例子中没有动态内存,演示一下基本写法也是有帮助的。

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class Complex {
    // 同上...
public:
    Complex& operator=(const Complex& other) {
        if (this == &other) return *this;

        real = other.real;
        imag = other.imag;

        return *this;
    }
};

这段代码中做了两件事:

  • 检查是否自我赋值;
  • 把另一个对象的数据复制到当前对象中。

虽然在这个简单例子中不涉及深拷贝,但这个模式可以防止潜在的问题,特别是在处理资源管理时非常关键。


前置和后置自增运算符

C++ 区分前置和后置自增,它们的重载方式略有不同:

class Complex {
    // ...
public:
    Complex& operator++() { // 前置++
        ++real;
        ++imag;
        return *this;
    }

    Complex operator++(int) { // 后置++
        Complex temp(*this);
        ++(*this); // 调用前置版本
        return temp;
    }
};

使用示例:

Complex c1(2, 3);
Complex c2 = c1++; // c2 是原值,c1 自增了

注意后缀版本需要返回旧值,所以要先保存一份副本,再执行自增。


基本上就这些。
运算符重载的核心在于保持语义清晰,同时注意边界情况,比如自赋值、参数顺序、返回类型等。像比较运算符(如 ==!=)也可以类似地实现,只要记住每个运算符的行为应该符合常规理解即可。

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