运算符重载允许用户自定义类型使用标准运算符，提升代码可读性。必须至少有一个操作数为用户定义类型，不能创建新运算符，部分如::、.、?:等不可重载。二元运算符可用成员或非成员函数实现，如Vector2D的+运算符重载实现向量相加；赋值运算符应作为成员函数并处理自赋值与深拷贝；比较运算符支持排序与相等判断；输入输出运算符需定义为非成员函数以支持流操作，确保行为符合直觉是关键原则。
在C++中，运算符重载是一种允许自定义类型（如类或结构体）使用标准运算符（如+、-、==等）的机制。通过运算符重载，可以让对象像基本数据类型一样进行操作，提升代码可读性和复用性。
运算符重载的基本规则
运算符重载本质上是函数重载的一种形式。可以通过成员函数或非成员函数实现。以下是一些关键点：
- 不能创建新的运算符，只能重载已有的
- 部分运算符不能被重载，如::、.、.*、?:、sizeof
- 重载运算符必须至少有一个操作数是用户自定义类型
- 有些运算符最好以成员函数实现（如=、[]、()、->），其余可根据需求选择
重载二元运算符：以+为例
假设我们要为一个二维向量类Vector2D重载加法运算符+，使得两个向量可以直接相加。
使用成员函数方式实现：
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class Vector2D {
public:
double x, y;
Vector2D(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {}
// 重载 + 运算符
Vector2D operator+(const Vector2D& other) const {
return Vector2D(x + other.x, y + other.y);
}};
使用示例：
Vector2D a(1.0, 2.0);
Vector2D b(3.0, 4.0);
Vector2D c = a + b; // 调用 operator+
也可以使用非成员函数实现，适用于需要对称操作的情况（比如支持int + 对象）：
Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) {
return Vector2D(v1.x + v2.x, v1.y + v2.y);
}
这种方式更灵活，尤其当希望支持5 + vec这种写法时，可以配合类型转换构造函数使用。
重载赋值运算符=
赋值运算符通常应作为成员函数实现，并返回引用以支持连续赋值（如a = b = c）。
class MyString {
private:
char* data;
public:
MyString(const char* str = nullptr) {
if (str) {
data = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(data, str);
} else {
data = new char[1]{'\0'};
}
}
// 赋值运算符重载
MyString& operator=(const MyString& other) {
if (this == &other) return *this; // 自赋值检查
delete[] data; // 释放原有资源
data = new char[strlen(other.data) + 1];
strcpy(data, other.data);
return *this;
}
~MyString() {
delete[] data;
}};
注意：赋值运算符需处理自赋值、内存释放和深拷贝问题。
重载比较运算符
常用于排序或判断相等性。以重载==和为例：
bool operator==(const Vector2D& other) const {
return x == other.x && y == other.y;
}
bool operator<(const Vector2D& other) const {
return x < other.x || (x == other.x && y < other.y);
}
有了，还可以配合中的函数（如sort）直接对对象数组排序。
重载输入输出运算符
输入输出运算符必须是非成员函数，因为左操作数是流对象（std::ostream/std::istream）。
// 输出运算符重载
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vector2D& v) {
os << "(" << v.x << ", " << v.y << ")";
return os;
}
// 输入运算符重载
std::istream& operator>>(std::istream& is, Vector2D& v) {
is >> v.x >> v.y;
return is;
}
使用示例：
Vector2D v;
std::cin >> v;
std::cout << v << std::endl;
基本上就这些。掌握这些常见运算符的重载方法，能让你的类更自然地融入C++语言生态。关键是理解语义一致性——重载后的运算符行为应与直觉相符。
