面向对象3(信工)

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只能重载C++语言中已有的运算符， 不可臆造新的。
不改变原运算符的优先级和结合性。
不能改变操作数个数。
经重载的运算符，其操作数中至少应 该有一个是自定义类型。
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两种形式
运
算 符
重载为类成员函数。
重 重载为友元函数。
载
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运算符函数
运 算 符 重 载
声明形式 函数类型 { ...... }
int main() //主函数 { complex c1(3,4),c(5,-10),c3; //声明复数类的对象
c3=c1+c2; //使用重载运算符完成复数加法 cout<<"c1="; c1.display(); cout<<"c2="; c2.display(); cout<<"c1+c2="; c3.display(); return 0; }
//Error x: cannot access private member declared in class 'Point'
cout<<"y="<<p.y<<endl;
// Error y: cannot access private member declared in class 'Point'
友元定义重载运算符时，所有的操作对象
需要参数来传递。
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运算符友元函数的设计
运 算 符
双目运算符 B重载后， 表达式oprd1 B oprd2 等同于operator B(oprd1,oprd2 )
重 载
前置单目运算符 B重载后， 表达式 B oprd
等同于operator B(oprd )
– 实部和虚部分别相加。
操作数:
– 两个操作数都是复数类的对象。
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#include<iostream>
using namespace std; class complex //复数类声明 {
public: //外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0){real=r;imag=i;}
//构造函数 complex operator + (complex c2); //+重载为成员函数 void display(); //输出复数 private: //私有数据成员 double real; //复数实部 double imag; //复数虚部 };
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complex complex::operator +(complex &c2) //重载函数实现
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友元成员
一个类的成员函数作为另一个类的友元； 在声明友元成员函数时要加上成员函数所在的类
友 名和作用域运算符::，格式如下：
friend 函数返回类型 类名::函数名(参数表);
元 例3.1.2：教师修改学生成绩。
类的“提前引用”声明，只包含类名，不包含类 体；
类的提前引用声明只供类名的使用，不能创建对 象；
void display(); //显示复数的值
private:
double real;
double imag;
};
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问题举例——复数的运算
运
算 用“+”、“-”能够实现复数的加减运
符 重
算吗？
载 实现复数加减运算的方法
——重载“+”、“-”运算符
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运算符重载的实质
运
算 运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义
A是B的友元，B是C的友元，但A不 一定是C的友元； 不继承：基类的友元并不能由其派 生类继承。
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慎用友元
友元使原来松耦合的类之间变成紧
友
耦合，因此可能使调试程序变得困
难，程序的模块性也被破坏；
元 因而，友元是对封装和信息隐藏概
念的“杀手” ；
建议：Do not use “friend” if not necessary.
}
void main( )
{ Point p1(100,100), p2(20,20);
show(p1);
show(p2);
}
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友元的定义
友 将某个外界对象说明为某一个类的友元，这个
外界对象就可以访问这个类对象中的私有成员
元 了；
声明为友元的外界对象既可以是另一个类的成 员函数，也可以是不属于任何类的一般函数， 还可以是整个的另一个类。
#include <iostream.h>
#include <iomanip.h>
class Point
{ int x, y;
public:
Point( ) {x=0;y=0;}
Point(int px, int py) {x=px;y=py;} };
void show(Point p)
{ cout<< “x=”<<p.x<<endl;
后置单目运算符 ++和--重载后， 表达式 oprd B 等同于operator B(oprd,0 )
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例3.2.6
运
算 将+（双目）重载为复数类的友元函
符 重
数。
载 两个操作数都是复数类的对象。
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#include<iostream>
using namespace std;
载 例3.2.4： 编写一个求两数相加的函数，
使用重载来实现三种类型数据(整数、 实数、字符串)的相加。
重载是在编译时寻找最匹配的函数版本， 体现了编译时的多态性。
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问题举例——复数的运算
运
算 class complex
//复数类声明
符{ public:
重 complex(double r=0.0,double i=0.0) //构造函数 载 { real=r; imag=i; }
int GetX() {return X;}
int GetY() {return Y;}
friend float Distance(Point &a, Point &b);
private: //私有数据成员
int X,Y;
};
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double Distance( Point& a, Point& b) {
double dx=a.X-b.X; double dy=a.Y-b.Y; return sqrt(dx*dx+dy*dy); } int main() { Point p1(3.0, 5.0), p2(4.0, 6.0); double d=Distance(p1, p2); cout<<"The distance is "<<d<<endl; return 0; }
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3.2 重载
什么是重载(overloading)？同一符号
在同一作用域的不同场合具有不同的语 义。这个符号可以是函数名、运算符， 重载使程序更简洁。
函数重载 运算符重载
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函数重载的概念
函数的名字问题：
重 – C++可以有多个构造函数，以便根据不同的
情况来构造对象，它们的名字相同！
载 – C++需要支持（解决）函数重名 构造函数可以重名 其他成员函数、全局函数也可以重名 只要参数不同，只要存在的范围不同 技术被称为“函数重载” – 另一个理由：将语义、功能相似的几个函数 用同一个名字表示，可以便于记忆，提高函 数的易用性和程序的可读性。 15
成员函数重载
重Leabharlann 面向对象的C++程序设计基础
友元、重载和引用
本章主要内容
友元（friend）：即类的朋友，不同类 的成员函数之间、类的成员函数与一 般函数进行数据共享的机制；
重载（overloading）：同一“符号” 在同一作用域的不同场合具有不同的 语义（实现算法）；
引用（reference）：即对象的别名。
符 必要性
重
– C++中预定义的运算符其运算对象只能是基本数
载 据类型，而不适用于用户自定义类型（如类）
实现机制
– 将指定的运算表达式转化为对运算符函数的调 用，运算对象转化为运算符函数的实参。
– 编译系统对重载运算符的选择，遵循函数重载 的选择原则。
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规则和限制
运
算 符 重 载
可以重载C++中除下列运算符外的所 有运算符：
operator 运算符（形参）
重载为类成员函数时 参数个数=原操作数个数-1（后置++、--除外）
重载为友元函数时 参数个数=原操作数个数， 且至少应该有一个自定义类型的形参。
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运算符成员函数的设计
运
算 双目运算符 B
符 重 载
– 如果要重载 B 为类成员函数，使之能够实 现表达式 oprd1 B oprd2，其中 oprd1 为A
任何对象的定义都要在类的定义体之后。
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友元类
友元可以是一个类；
当一个类是另一个类的友元时，它的所有成员函
友 数都成为另一个类的友元函数，即作为友元的类
中的所有成员函数都可以访问另一个类中的私有
元

成员； 格式为：friend
class
类名；
在A类的定义体中：friend class B；//B是A的友元。
例3.1.4：输入10个数，求其最大值和最小值。
注：类的友元关系是不能传递的，即A是B的友元， B是C的友元，但A不一定是C的友元。友元也不 具有交换性，A是B的友元，但B不一定是A的友 元。
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友元的特性
友 不对称：如果A是B的友元，但B不
一定是A的友元；
元 不传递：友元关系不能传递，如果
};
6
友元函数
一个类的友元函数，不是当前类的成员函数，而是
友 独立于当前类的一般的外部函数，但它可以访问该 类中所有对象的私有成员；
元 友元函数在类内声明，其函数名前加上关键词 friend，可以在公有或私有部分声明，格式如下： friend 函数返回类型 函数名(参数表); 友元函数的定义可以在类内、类外，类外定义时和 一般函数的定义一样； 友元函数的调用不需要通过对象或指向对象的指针， 而用一般的函数调用形式。 例3.1.1，友元函数的定义。
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程序输出的结果为： c1=(3,4i) c2=(5,-10i) c1+c2=(8,-6i)
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重载为类的友元函数
运
算 符
运算符重载形式与重载为类的成员函数相 同，只是参数表中的参数要求不同；
重 单目运算符要求1个操作数，双目运算符要
载 求2个操作数，对同一个运算符，重载为成
员函数总比重载为友元函数时少一个参数。
类对象，则 B 应被重载为 A 类的成员函数
，形参类型应该是 oprd2 所属的类型。
– 经重载后，表达式 oprd1 B oprd2 相当于
oprd1.operator B(oprd2)
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例3.2.5：重载运算符“＋” ，用于两个
复数相加。
运
算
将“+” 运算重载为复数类的成员
符 函数。
重 载 规则:
2
友元的概念
友 类的特点是数据隐藏，即类的私有数据只
元
有通过其成员函数访问。当频繁访问类的 私有成员时，函数调用将使程序的开销很
大；
C++提供了一种方法---“友元”机制，可 以破坏封装性，即允许外面的类或函数访 问另一个类中的私有成员(数据和成员函 数)，这就是友元；
友元用friend声明。 3
7
例： 使用友元函数计算两点距离
#include <iostream>
友 #include <cmath> using namespace std;
元 class Point //Point类声明 { public: //外部接口
Point(int xx=0, int yy=0) {X=xx;Y=yy;}
友元声明部分包含在其私有成员可被访问的类 的定义体中。此声明可放在公有部分，也可放 在私有部分。
例子：
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class Point { int x,y;
public: friend void show (Point p); //show是Point类的友元函数 friend class line； //line是Point类的友元类
{ complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag);
}
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void complex::display() { cout<<"("<<real<<","<<imag<<“I”<<“)"<<endl; }
载
与构造函数一样，成员函数可以重载， 依靠所包含的参数的类型与个数的差异 进行区分；
初始化对象时不传递或传递不同的参数， 以实现匹配调用。
例3.2.2：在类中重载“输出”成员函数， 根据参数不同，执行不同的操作。
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非成员函数重载
类以外的一般函数也允许重载，和成员
重 函数的重载规则是一致的。