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c++中如何重载运算符_c++ operator运算符重载实例【详解】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-19 13:20:02

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来源于php中文网

原创

返回局部对象引用会导致悬垂引用,因函数结束栈对象销毁;应按值返回,利用RVO或移动语义优化;非成员函数支持对称操作(如int+MyString),故需转换时必须用非成员。

c++中如何重载运算符_c++ operator运算符重载实例【详解】

重载 operator+为什么不能返回局部对象的引用

因为 operator+ 通常生成新值,不是修改原对象。返回局部对象的引用会导致悬垂引用——函数退出后上对象被销毁,引用指向无效内存。

正确做法是按值返回:

T operator+(const T& a, const T& b) {
    T result;
    result.value = a.value + b.value;
    return result; // 拷贝或移动构造,安全
}

  • 如果类支持移动语义(C++11+),编译器通常会自动应用返回值优化(RVO)或移动构造,避免深拷贝开销
  • 绝不要写 T& operator+(...)T&& operator+(...) ——除非你明确在返回一个已存在的、生命周期足够长的对象(极少见)
  • 成员函数版本(a + b 调用 a.operator+(b))和非成员函数版本语义一致,但非成员更利于对称性(比如支持 int + MyString

什么时候必须用非成员函数重载 operator

operator 用于流输出,左侧操作数是 std::ostream&(如 std::cout),它不属于你的类。你无法给 std::ostream 添加成员函数,所以必须声明为非成员函数(通常设为友元)。

示例:

class Vec2 {
    double x_, y_;
public:
    Vec2(double x, double y) : x_(x), y_(y) {}
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vec2& v) {
        return os << "(" << v.x_ << ", " << v.y_ << ")";
    }
};

  • 不加 friend 就访问不到私有成员 x_y_,除非提供公有 getter
  • 返回 std::ostream& 是为了支持链式调用: std::cout
  • 参数用 const Vec2& 避免无谓拷贝,且允许传入临时对象

operator= 重载里为什么要检查自赋值

当写 a = a; 时,若未检查自赋值,常见实现(先释放旧资源、再分配新内存、再拷贝)会把自身数据提前释放,导致后续读取野指针或重复释放。

典型安全写法:

MyString& MyString::operator=(const MyString& other) {
    if (this == &other) return *this; // 自赋值检查
    delete[] data_;
    size_ = other.size_;
    data_ = new char[size_ + 1];
    strcpy(data_, other.data_);
    return *this;
}

  • 检查必须放在最开头,否则后续逻辑可能已破坏对象状态
  • 现代 C++ 更推荐“拷贝-交换”惯用法(copy-and-swap),天然避免自赋值问题且异常安全,但会多一次拷贝/移动开销
  • 注意:this == &other 比较的是地址,不是内容;内容相等 ≠ 自赋值

重载 operator[] 为什么要提供 const 和非 const 两个版本

因为 const 对象只能调用 const 成员函数。若只提供非 const 版本,下面代码会编译失败:

const MyArray arr{1, 2, 3};
int x = arr[0]; // ❌ error: no matching operator[] for const MyArray

正确做法是成对定义:

int& operator[](size_t i) { return data_[i]; }
const int& operator[](size_t i) const { return data_[i]; }

  • 非 const 版本返回 int&,支持写操作:arr[0] = 42;
  • const 版本返回 const int&,只允许读,防止意外修改
  • 两个版本逻辑相同,但 const 版本必须标记为 const 成员函数,且不能调用非 const 成员
  • 如果不小心漏掉 const 版本,编译器不会帮你隐式转换,报错位置往往让人困惑
重载运算符真正难的不是语法,而是判断哪个语义合理、资源怎么管、const 正确性怎么保、以及用户会不会意外写出 a = acout 这种边界场景。细节都在这些“多写几行”的地方。

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