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C++类与对象基础(6)

       (注:本篇文章介绍部分内容时,需要用到上盘文章中日期类的代码,文章链接如下:C++类与对象基础(5)——日期类的实现-CSDN博客​​​​​​

目录

1. 运算符重载的相关补充:

1.1流运算符重载出现的问题:

1.2 针对上述问题的解决方法:

1.2.1 通过创建友元函数来实现对私有变量的访问:

2. const成员函数:

2.1 const成员函数基本介绍:

2.2 什么类型的函数需要加:

3.取地址及const取地址操作符重载:


4

1. 运算符重载的相关补充:

1.1流运算符重载出现的问题:

       在对对象进行打印时,一般会在类中编写一个用于打印的成员函数用于打印,即:

void Date::Print()
{cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
}
int main()
{Date d(2024, 1, 8);d.Print();return 0;
}

运行结果如下:

在针对C++系列的第一篇文章中,就提到了在C++中,输出变量的方法不光只有printf函数,也可以使用流插入cout。上面所展示的代码虽然用到了cout,但是并不是直接调用,而是将cout封装在一个类的成员函数中,进行调用的。如果针对上面的对象d,直接利用cout进行打印,即:

int main()
{cout << d;return 0;
}

 运行代码,此时编译器会显示错误,即:

错误的原因在之前介绍运算符重载的时候提到过:对于自定义类型不能直接调用操作符,而是需要利用运算符重载。因此,为了实现自定义类型变量,即:d,在类中加入一个运算符重载,即:

(注:本篇文章所有的运算符重载都采用声明和定义分离的方式)

void Date::operator<<(ostream& out)
{out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

 运行下方代码:

int main()
{Date d1(2024, 1, 8);cout << d1;return 0;
}

此时仍然显示运行错误,但是将上方代码更改为下面的形式:

int main()
{Date d1(2024, 1, 8);/*cout << d1;*/d1 << cout;return 0;
}

代码成功运行,结果如下:

这是因为,对于双操作数的运算符,第一个参数是左操作数,第二个参数是右操作数,之前的文章中多次提到,对于成员函数来说,通常会有一个隐藏的参数,即this指针。所以,针对上面的运算符重载,其完整的参数应该为:

void Date::operator<<(Date* this, ostream& out)
{out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

所以,这就解释了为社么上面打印自定义类型d1时,cout<<d1这种形式会造成编译错误,而d1<<cout可以正常运行的原因。虽然将代码改为上述形式后,可以正常使用运算符cout,但是,与平时利用cout的使用习惯不符,改进的方法将在下一小节中进行介绍

1.2 针对上述问题的解决方法:

    上面提到,造成问题的原因时因为成员函数会有一个隐藏的参数this,为了避免此问题,可以将运算符重载的声明放在类之外,即作为一个全局函数,而非一个成员函数。对于全局函数,没有隐藏的参数this,因此可以人为定义参数的顺序,即:
 

void operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
}

虽然解决了操作数的顺序问题,但是由于在运算符中,三个成员变量  _year, _month, _day会受到访问限定符private的影响。因此,还需要解决成员变量的访问问题。对于此问题的解决,文章给出一种方法:


1.2.1 通过创建友元函数来实现对私有变量的访问

实现方法只需要在类中加上友元函数即可,即:
 

friend void operator<<(ostream& out, const Date& d);

(注:对于友元的相关知识将在下一篇文章中进行介绍,本文中只给出使用方法)

在加入了友元函数后,上述的运算符重载即可正常进行使用,即:

int main()
{Date d1(2024, 1, 8);cout << d1;return 0;
}

运行结果如下:

对于流提取,采用和流插入一样的实现方法,即:
创建运算符重载:

void operator>>(istream& in,Date& dd)
{in >> dd._year >> dd._month >> dd._day;
}

 在类中加入友元函数:

friend void operator>>(istream& in, Date& dd);

测试流提取的功能:
 

int main()
{Date d1(2024, 1, 8);cin >> d1;cout << d1;return 0;
}

运行结果如下:

2. const成员函数:

2.1 const成员函数基本介绍:

文章在介绍刘运算符重载的时候举了一个例子,即创建一个对象,并且将其打印,即:

Date d1(2024, 1, 8);

在之前对于引用进行介绍的文章中,提到了常饮用这个概念,即在引用的前面加上const,如果在上面给出的自定义类型d1前加上const,再对这个自定义类型进行打印,即:
 

int main()
{const Date d3(2024, 1, 9);d3.Print();return 0;
}

运行代码,此时编译器会显示错误。

具体错误原因与成员函数的隐藏变量this以及权限变化有关。在常饮用那一节就提到过:权限平移或者缩小而不能放大,对于前面加了const的自定义类型d3,当d3向函数Print传递参数时,其参数类型为const \, Date*,而函数Printthis的类型为Date* this,因此,在传递参数的过程中,涉及了权限放大。对于此问题的解决方法需要在函数后面加上一个const

(注:如果函数的声明和定义分离,则在声明和定义后都需要加上const

//函数声明
void Print() const;
//函数定义
void Date::Print() const
{cout << "void Date::Print() const" << endl;cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
}

运行结果如下:

上面提到,权限不能放大,但是可以缩小或者平移,因此,非const类型的变量可以调用const类型的函数,例如:

int main()
{Date d4(2222, 2, 22);d4.Print();return 0;
}

运行结果如下:

 

2.2 什么类型的函数需要加const

在日期类中,给了很多的关于运算符重载的例子,例如:                               

bool operator>(Date& d);

利用上述运算符对下面两个自定义类型变量进行比较,即:

int main()
{const Date d3(2024, 1, 9);d3.Print();Date d4(2222, 2, 22);d4.Print();bool ret1 = (d3 > d4);cout << ret1 << endl;return 0;
}

运行代码,此时编译器会报错。

错误原因依旧涉及权限放大的问题,通过两个自定义类型的传递参数的顺序可以发现,d3在传递参数时,也涉及了权限的放大,因此,也需要将上述函数进行更改,即:

bool operator>(Date& d)const;
bool Date::operator>(Date& d) const
{if (_year > d._year){return true;}else if ((_year == d._year) && (_month > d._month)){return true;}else if ((_year == d._year) && (_month == d._month) && (_day > d._day)){return true;}else{return false;}
}

通过上面的两个例子可以看到,const类型的对象可以调用const类型函数,非const型的对象也可以调用const类型函数。因此,对于能够定义成const类型的成员函数,一般都需要加上const

前面的例子中,不难发现,在函数声明后面加上const的作用,主要是修饰*this,因此,如果一个成员函数涉及到对象的更改,则不能用const修饰。因此,对于日期类中的所有函数类型,可以加const的如下:

	bool operator==(Date& d)const;bool operator!=(Date& d)const;bool operator>(Date& d)const;bool operator>=(Date& d)const;bool operator<=(Date& d)const;bool operator<(Date& d)const;Date operator+(int day)const;Date operator-(int day)const;

需要注意,文章上面给出的流插入、流提取这两个函数由于不是成员函数,故不能用const修饰。

3.取地址及const取地址操作符重载:

       在前面的部分,介绍了默认成员函数中的4个,本部分将给出剩余的两个,由于这两个默认成员函数的实用意义远小于构造、析构、拷贝构造、赋值重载,因此文章只给出这两个函数的格式以及简单的应用:

      格式如下:

	//取地址操作符重载Date* operator&(){cout << "Date* operator&()" << endl;return this;}//const取地址操作符重载const Date* operator&() const{cout << "const Date* operator&() const" << endl;return this;}

       需要注意的时,这两个函数不光类型不同,其参数类型也不同,对于const取地址操作符重载,第一个const用于修饰函数的返回值,第二个const修饰的是*this。所以二者的参数类型不同。

下面给出测试代码来对取地址操作符重载以及const取地址操作符重载的调用进行演示:
 

const Date d3(2024, 1, 9);//d3.Print();Date d4(2222, 2, 22);//d4.Print();cout << &d3 << endl;cout << &d4 << endl;

运行结果如下:

        不难发现,自定义类型d3const修饰,因此优先调用const取地址操作符重载,自定义类型d4没有被const修饰,优先调用取地址操作符重载。 加入,在这两个函数中去掉一个,例如去掉取地址操作符重载,即:

//取地址操作符重载/*Date* operator&(){cout << "Date* operator&()" << endl;return this;}*///const取地址操作符重载const Date* operator&() const{cout << "const Date* operator&() const" << endl;return this;}

再运行下面的代码:

const Date d3(2024, 1, 9);//d3.Print();Date d4(2222, 2, 22);//d4.Print();cout << &d3 << endl;cout << &d4 << endl;

运行结果为:

当两个函数都去掉后,即:
 

	//取地址操作符重载/*Date* operator&(){cout << "Date* operator&()" << endl;return this;}*///const取地址操作符重载/*const Date* operator&() const{cout << "const Date* operator&() const" << endl;return this;}*/

再次运行下方代码:
 

cout << &d4 << endl;cout << &d3 << endl;

运行结果如下:

此时代码依旧正常运行。这是因为取地址操作符重载和const取地址操作符重载是默认构造函数,他的性质与构造函数类似,当不人为编写上述两个重载时,编译器会自动生成,当认为编写两个重载时,编译器会去调用已经编写好的。 

4. 勘误:

  由于个人能力有限,书中难免出现汉字拼写错误、代码意义解释错误、内容逻辑以及理解错误等不同类型的错误。首先感谢各位大佬能花掉自己宝贵的时间阅读此文章,愿大佬们斧正,发现错误可以通过私信联系,本人不胜感激。

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