Operator c что это

Перегрузка операторов в C++

Желание написать данную статью появилось после прочтения поста Перегрузка C++ операторов, потому что в нём не были раскрыты многие важные темы.

Самое главное, что необходимо помнить — перегрузка операторов, это всего лишь более удобный способ вызова функций, поэтому не стоит увлекаться перегрузкой операторов. Использовать её следует только тогда, когда это упростит написание кода. Но, не настолько, чтобы это затрудняло чтение. Ведь, как известно, код читается намного чаще, чем пишется. И не забывайте, что вам никогда не дадут перегрузить операторы в тандеме со встроенными типами, возможность перегрузки есть только для пользовательских типов/классов.

Синтаксис перегрузки

Синтаксис перегрузки операторов очень похож на определение функции с именем operator@, где @ — это идентификатор оператора (например +, -, <<, >>). Рассмотрим простейший пример:

В данном случае, оператор оформлен как член класса, аргумент определяет значение, находящееся в правой части оператора. Вообще, существует два основных способа перегрузки операторов: глобальные функции, дружественные для класса, или подставляемые функции самого класса. Какой способ, для какого оператора лучше, рассмотрим в конце топика.

В большинстве случаев, операторы (кроме условных) возвращают объект, или ссылку на тип, к которому относятся его аргументы (если типы разные, то вы сами решаете как интерпретировать результат вычисления оператора).

Перегрузка унарных операторов

Рассмотрим примеры перегрузки унарных операторов для определенного выше класса Integer. Заодно определим их в виде дружественных функций и рассмотрим операторы декремента и инкремента:

Теперь вы знаете, как компилятор различает префиксные и постфиксные версии декремента и инкремента. В случае, когда он видит выражение ++i, то вызывается функция operator++(a). Если же он видит i++, то вызывается operator++(a, int). То есть вызывается перегруженная функция operator++, и именно для этого используется фиктивный параметр int в постфиксной версии.

Бинарные операторы

Рассмотрим синтаксис перегрузки бинарных операторов. Перегрузим один оператор, который возвращает l-значение, один условный оператор и один оператор, создающий новое значение (определим их глобально):

Во всех этих примерах операторы перегружаются для одного типа, однако, это необязательно. Можно, к примеру, перегрузить сложение нашего типа Integer и определенного по его подобию Float.

Аргументы и возвращаемые значения

• Если аргумент не изменяется оператором, в случае, например унарного плюса, его нужно передавать как ссылку на константу. Вообще, это справедливо для почти всех арифметических операторов (сложение, вычитание, умножение. )
• Тип возвращаемого значения зависит от сути оператора. Если оператор должен возвращать новое значение, то необходимо создавать новый объект (как в случае бинарного плюса). Если вы хотите запретить изменение объекта как l-value, то нужно возвращать его константным.
• Для операторов присваивания необходимо возвращать ссылку на измененный элемент. Также, если вы хотите использовать оператор присваивания в конструкциях вида (x=y).f(), где функция f() вызывается для для переменной x, после присваивания ей y, то не возвращайте ссылку на константу, возвращайте просто ссылку.
• Логические операторы должны возвращать в худшем случае int, а в лучшем bool.

Оптимизация возвращаемого значения

При создании новых объектов и возвращении их из функции следует использовать запись как для вышеописанного примера оператора бинарного плюса.

Честно говоря, не знаю, какая ситуация актуальна для C++11, все рассуждения далее справедливы для C++98.
На первый взгляд, это похоже на синтаксис создания временного объекта, то есть как будто бы нет разницы между кодом выше и этим:

Но на самом деле, в этом случае произойдет вызов конструктора в первой строке, далее вызов конструктора копирования, который скопирует объект, а далее, при раскрутке стека вызовется деструктор. При использовании первой записи компилятор изначально создаёт объект в памяти, в которую нужно его скопировать, таким образом экономится вызов конструктора копирования и деструктора.

Особые операторы

В C++ есть операторы, обладающие специфическим синтаксисом и способом перегрузки. Например оператор индексирования []. Он всегда определяется как член класса и, так как подразумевается поведение индексируемого объекта как массива, то ему следует возвращать ссылку.

Оператор запятая

В число «особых» операторов входит также оператор запятая. Он вызывается для объектов, рядом с которыми поставлена запятая (но он не вызывается в списках аргументов функций). Придумать осмысленный пример использования этого оператора не так-то просто. Хабраюзер AxisPod в комментариях к предыдущей статье о перегрузке рассказал об одном.

Оператор разыменования указателя

Перегрузка этих операторов может быть оправдана для классов умных указателей. Этот оператор обязательно определяется как функция класса, причём на него накладываются некоторые ограничения: он должен возвращать либо объект (или ссылку), либо указатель, позволяющий обратиться к объекту.

Оператор присваивания

Как можно заметить, в начале функции производится проверка на самоприсваивание. Вообще, в данном случае самоприсваивание безвредно, но ситуация не всегда такая простая. Например, если объект большой, можно потратить много времени на ненужное копирование, или при работе с указателями.

Неперегружаемые операторы

Некоторые операторы в C++ не перегружаются в принципе. По всей видимости, это сделано из соображений безопасности.

• Оператор выбора члена класса «.».
• Оператор разыменования указателя на член класса «.*»
• В С++ отсутствует оператор возведения в степень (как в Fortran) «**».
• Запрещено определять свои операторы (возможны проблемы с определением приоритетов).
• Нельзя изменять приоритеты операторов

Рекомендации к форме определения операторов

Как мы уже выяснили, существует два способа операторов — в виде функции класса и в виде дружественной глобальной функции.
Роб Мюррей, в своей книге C++ Strategies and Tactics определил следующие рекомендации по выбору формы оператора:

Почему так? Во-первых, на некоторые операторы изначально наложено ограничение. Вообще, если семантически нет разницы как определять оператор, то лучше его оформить в виде функции класса, чтобы подчеркнуть связь, плюс помимо этого функция будет подставляемой (inline). К тому же, иногда может возникнуть потребность в том, чтобы представить левосторонний операнд объектом другого класса. Наверное, самый яркий пример — переопределение << и >> для потоков ввода/вывода.

C++. Перегрузка операторов в C++. Операторная функция. Ключевое слово operator. Перегрузка базовых арифметических операторов

Перегрузка операторов в C++. Операторная функция. Ключевое слово operator . Перегрузка базовых арифметических операторов + , – , * , / . Примеры реализации встроенных операторных функций

Данная тема отображает возможности языка C++ по реализации «перегрузки» операторов. Не все современные языки программирования поддерживают перегрузку операторов. Хорошое понимание процесса программирования перегруженных операторов есть показателем профессиональности и высокого мастерства современного программиста.

Перед рассмотрением данной темы рекомендуется ознакомиться со следующей темой:

Содержание

• 1. Что такое унарные и бинарные операторы?
• 2. В чем состоит суть перегрузки операторов? Что такое операторная функция?
• 3. Какими способами можно реализовать операторную функцию для заданного класса? Какие существуют разновидности операторных функций?
• 4. Общая форма операторной функции, которая реализована в классе. Ключевое слово operator
• 5. Пример перегрузки унарных и бинарных операторов для класса, который содержит одиночные данные. Операторная функция реализована внутри класса
• 6. Пример перегрузки оператора ‘ * ‘, обрабатывающего класс, который содержит массив вещественных чисел. Операторная функция реализована внутри класса
• 7. Пример суммирования двух массивов. Операторная функция operator+() размещается внутри класса
• 8. Какие ограничения накладываются на перегруженные операторы?
• 9. Какие операторы нельзя перегружать?
• 10. Объекты каких типов может возвращать операторная функция? Примеры операторных функций, которые возвращают объекты разных типов
• 11. Можно ли изменять значения операндов в операторной функции?
• 12. Можно ли реализовать операторные функции в классе, которые перегружают одинаковый оператор, получают одинаковые параметры но возвращают разные значения?
• 13. Можно ли реализовать две и более операторных функции в классе, которые перегружают одинаковый оператор и получают разные (отличные между собой) параметры?

Поиск на других ресурсах:

1. Что такое унарные и бинарные операторы?

Различают три основных вида операторов: унарные, бинарные и n -арные ( n >2).

Унарные операторы – это операторы, которые для вычислений требуют одного операнда, который может размещаться справа или слева от самого оператора.

Примеры унарных операторов:

Бинарные операторы – это операторы, которые для вычисления требуют двух операндов.

Пример. Ниже отображены фрагменты выражений с бинарными операторами + , – , % , *

n -арные операторы для вычислений требуют более двух операндов. В языке C++ есть тернарная операция ?: , которая для своей работы требует три операнда. Более подробно об этой тернарной операции ?: описывается здесь.

2. В чем состоит суть перегрузки операторов? Что такое операторная функция?

Язык C++ имеет широкие возможности для перегрузки большинства операторов. Перегрузка оператора означает использование оператора для оперирования объектами классов. Перегрузка оператора – способ объявления и реализации оператора таким образом, что он обрабатывает объекты конкретных классов или выполняет некоторые другие действия. При перегрузке оператора в классе вызывается соответствующая операторная функция (operator function), которая выполняет действия, которые касаются данного класса.
Если оператор «перегружен», то его можно использовать в других методах в обычном для него виде. Например, команды поэлементного суммирования двух массивов a1 и a2

лучше вызвать более естественном способом:

В данном примере оператор ‘+’ считается перегруженным.

3. Какими способами можно реализовать операторную функцию для заданного класса? Какие существуют разновидности операторных функций?

Для заданного класса операторную функцию в классе можно реализовать:

• внутри класса. В этом случае, операторная функция есть методом класса;
• за пределами класса. В этом случае операторная функция объявляется за пределами класса как «дружественная» (с ключевым словом friend ). Более подробно о реализации «дружественных» функций за пределами класса описывается здесь .

4. Общая форма операторной функции, которая реализована в классе. Ключевое слово operator

Общая форма операторной функции, реализованной в классе, имеет следующий вид:

• return_type – тип значения, которое возвращается операторной функцией;
• ClassName – имя класса, в котором реализована операторная функция;
• operator # – ключевое слово, определяющее операторную функцию в классе. Символ # заменяется оператором языка C++, который перегружается. Например, если перегружается оператор + , то нужно указать operator+ ;
• argument_list – список параметров, которые получает операторная функция. Если перегружается бинарный оператор, то argument_list содержит один аргумент. Если перегружается унарный оператор, то список аргументов пустой.

5. Пример перегрузки унарных и бинарных операторов для класса, который содержит одиночные данные. Операторная функция реализована внутри класса

Объявляется класс Point , реализующий точку на координатной плоскости. В классе реализованы:

• две внутренние переменные x , y , которые есть координатами точки;
• два конструктора класса;
• методы доступа к внутренним переменным класса GetX() , GetY() , SetX() , SetY() ;
• две операторные функции operator+() и operator-() .

Как видно из вышеприведенного кода, операторная функция operator+() получает один параметр. Это значит, что эта функция реализует бинарный оператор ‘+’ . Этот параметр соответствует операнду, который размещается в правой части бинарного оператора ‘+’ . Операнд, который размещается в левой части оператора ‘+’ передается операторной функции неявно с помощью указателя this данного класса.
Вызов операторной функции осуществляет объект, который размещается в левой части оператора присваивания.
Демонстрация использования перегруженных операторов класса Point в другом методе:

В вышеприведенном коде, в операции суммирования ‘+’ объект P1 вызывает операторную функцию. То есть, фрагмент строки

Реализовать операторную функцию operator+() в классе можно и по другому

В вышеприведенной функции в операторе return создается временный объект путем вызова конструктора с двумя параметрами, реализованного в классе. Если (в данном случае) из тела класса убрать конструктор с двумя параметрами

то вышеприведенный вариант функции operator+() работать не будет, так как для создания объекта типа Point эта функция использует конструктор с двумя параметрами. В этом случае компилятор выдаст сообщение

что значит: нет метода (конструктора) Point::Point() принимающего 2 аргумента.

6. Пример перегрузки оператора ‘*’ , обрабатывающего класс, который содержит массив вещественных чисел. Операторная функция реализована внутри класса

В примере реализуется операторная функция operator*() , которая умножает поэлементно значения внутренних массивов объектов класса ArrayFloat . Если размер массивов неодинаков, то умножается только то число элементов, которое есть минимальным между двумя размерами массивов.

Использование класса ArrayFloat в другом методе

7. Пример суммирования двух массивов. Операторная функция operator+() размещается внутри класса

Задан класс ArrayFloat , реализующий динамический массив чисел типа float . В классе реализованы:

• внутренние переменные size , A , описывающие размер массива и сам массив;
• два конструктора, инициализирующие начальными значениями элементы массива;
• конструктор копирования;
• методы доступа GetSize() , SetSize() , GetAi() , SetAi() , которые реализуют доступ к внутренним переменным массива с соответствующими операциями (выделение памяти, проверка на допустимые границы);
• операторная функция operator=() , которая реализует копирование объектов;
• операторная функция operator+() , которая реализует перегрузку оператора ‘+’ для массивов типа ArrayFloat . Операторная функция добавляет поэлементно значения массивов, которые являются операндами операции ‘+’ .
• деструктор.

Ниже продемонстрировано использование класса ArrayFloat и операторной функции operator+() этого класса.

8. Какие ограничения накладываются на перегруженные операторы?

На использование перегруженных операторов накладываются следующие ограничения:

• при перегрузке оператора нельзя изменить приоритет этого оператора;
• нельзя изменить количество операндов оператора. Однако, в коде операторной функции можно один из параметров (операндов) не использовать;
• нельзя перегружать операторы :: , . , * , ?: ;
• нельзя вызвать операторную функцию с аргументами по умолчанию. Исключение – операторная функция вызова функции operator()() .

9. Какие операторы нельзя перегружать?

Нельзя перегружать следующие операторы:

• :: – расширение области видимости;
• . (точка) – доступ к члену структуры или класса;
• * – доступ по указателю;
• ?: – тернарная операция.

10. Объекты каких типов может возвращать операторная функция? Примеры операторных функций, которые возвращают объекты разных типов

Операторная функция может возвращать объекты любых типов. Наиболее часто операторная функция возвращает объект типа класса, в котором она реализованная или с которыми она работает.

Пример. Задан класс Complex , в котором перегружаются два оператора:

• унарный оператор ‘+’ , возвращающий модуль комплексного числа (тип double );
• бинарный оператор ‘+’ , возвращающий сумму комплексных чисел. Операторная функция возвращает объект типа Complex ;
• бинарный оператор ‘+’ , который добавляет к комплексному числу некоторое вещественное число. В этом случае операторная функция получает входным параметром вещественное число и возвращает объект типа Complex .

Текст класса следующий:

Далее демонстрируется использование класса Complex и перегруженных операторных функций в некотором другому методе

11. Можно ли изменять значения операндов в операторной функции?

Да, можно. Однако такие действия не являются полезными с точки зрения здравого смысла. Так, например, операция умножения

не изменяет значения своих операндов 6 и 9. Результат равен 54. Если операторная функция operator*() будет изменять значения своих операндов, то это может привести к невидимым ошибкам в программах, поскольку программист по привычке, будет считать, что значения операндов есть неизменными.

12. Можно ли реализовать операторные функции в классе, которые перегружают одинаковый оператор, получают одинаковые параметры но возвращают разные значения?

Нет, нельзя. Операторная функция не может иметь несколько реализаций в классе с одинаковой сигнатурой параметров (когда типы и количество параметров совпадают). В случае нарушения этого правила компилятор выдает ошибку:

Например. Нельзя в классе перегружать оператор ‘+’ так как показано ниже

Это правило касается любых функций класса.

13. Можно ли реализовать две и более операторных функции в классе, которые перегружают одинаковый оператор и получают разные (отличные между собой) параметры?

Да, можно. В п. 10 реализован класс Complex , в котором реализованы две операторные функции, которые перегружают оператор ‘+’ разными способами. Эти функции отличаются входящими параметрами.

C Operators

Operators are used to perform operations on variables and values.

In the example below, we use the + operator to add together two values:

Example

Although the + operator is often used to add together two values, like in the example above, it can also be used to add together a variable and a value, or a variable and another variable:

Example

C divides the operators into the following groups:

• Arithmetic operators
• Assignment operators
• Comparison operators
• Logical operators
• Bitwise operators

Arithmetic Operators

Arithmetic operators are used to perform common mathematical operations.

Assignment Operators

Assignment operators are used to assign values to variables.

In the example below, we use the assignment operator ( = ) to assign the value 10 to a variable called x:

Example

The addition assignment operator ( += ) adds a value to a variable:

Example

A list of all assignment operators:

Comparison Operators

Comparison operators are used to compare two values (or variables). This is important in programming, because it helps us to find answers and make decisions.

The return value of a comparison is either 1 or 0 , which means true ( 1 ) or false ( 0 ). These values are known as Boolean values, and you will learn more about them in the Booleans and If..Else chapter.

In the following example, we use the greater than operator ( > ) to find out if 5 is greater than 3:

Example

A list of all comparison operators:

Logical Operators

You can also test for true or false values with logical operators.

Logical operators are used to determine the logic between variables or values:

Sizeof Operator

The memory size (in bytes) of a data type or a variable can be found with the sizeof operator:

Example

int myInt;
float myFloat;
double myDouble;
char myChar;

Note that we use the %lu format specifer to print the result, instead of %d . It is because the compiler expects the sizeof operator to return a long unsigned int ( %lu ), instead of int ( %d ). On some computers it might work with %d , but it is safer to use %lu .

Перегрузка операторов в C++. Способы применения

В прошлой части мы рассмотрели основные аспекты использования перегрузки операторов. В этом материалы вашему вниманию будут представлены перегружаемые операторы C++. Для каждого раздела характерна семантика, т.е. ожидаемое поведение. Кроме того, будут показаны типичные способы объявления и реализации операторов.

В примерах кода X означает пользовательский тип, для которого реализован оператор. T — это необязательный тип, пользовательский либо встроенный. Параметры бинарного оператора будут называться lhs и rhs . Если оператор будет объявлен как метод класса, у его объявления будет префикс X:: .

operator=

• Определение справа налево: в отличие от большинства операторов, operator= правоассоциативен, т.е. a = b = c означает a = (b = c) .

Копирование

• Семантика: присваивание a = b . Значение или состояние b передаётся a . Кроме того, возвращается ссылка на a . Это позволяет создавать цепочки вида c = a = b .
• Типичное объявление: X& X::operator= (X const& rhs) . Возможны другие типы аргументов, но используется это нечасто.
• Типичная реализация:

Перемещение (начиная с C++11)

• Семантика: присваивание a = temporary() . Значение или состояние правой величины присваивается a путём перемещения содержимого. Возвращается ссылка на a .
• Типичные объявление и реализация:
• Сгенерированный компилятором operator= : компилятор может создать только два вида этого оператора. Если же оператор не объявлен в классе, компилятор пытается создать публичные операторы копирования и перемещения. Начиная с C++11 компилятор может создавать оператор по умолчанию:

operator+, -, *, /, %

• Семантика: операции сложения, вычитания, умножения, деления, деления с остатком. Возвращается новый объект с результирующим значением.
• Типичные объявление и реализация:

Обычно, если существует operator+ , имеет смысл также перегрузить и operator+= для того, чтобы использовать запись a += b вместо a = a + b . Если же operator+= не перегружен, реализация будет выглядеть примерно так:

Унарные operator+, —

• Семантика: положительный или отрицательный знак. operator+ обычно ничего не делает и поэтому почти не используется. operator- возвращает аргумент с противоположным знаком.
• Типичные объявление и реализация:

operator<<, >>

• Семантика: во встроенных типах операторы используются для битового сдвига левого аргумента. Перегрузка этих операторов с именно такой семантикой встречается редко, на ум приходит лишь std::bitset . Однако, для работы с потоками была введена новая семантика, и перегрузка операторов ввода/вывода весьма распространена.
• Типичные объявление и реализация: поскольку в стандартные классы iostream добавлять методы нельзя, операторы сдвига для определённых вами классов нужно перегружать в виде свободных функций:

Кроме того, тип левого операнда может быть любым классом, которые должен вести себя как объект ввода/вывода, то есть правый операнд может быть и встроенного типа.

Бинарные operator&, |, ^

• Семантика: Битовые операции «и», «или», «исключающее или». Эти операторы перегружаются очень редко. Опять же, единственным примером является std::bitset .

operator+=, -=, *=, /=, %=

• Семантика: a += b обычно означает то же, что и a = a + b . Поведение остальных операторов аналогично.
• Типичные определение и реализация: поскольку операция изменяет левый операнд, скрытое приведение типов нежелательно. Поэтому эти операторы должны быть перегружены как методы класса.

operator&=, |=, ^=, <<=, >>=

• Семантика: аналогична operator+= , но для логических операций. Эти операторы перегружаются так же редко, как и operator| и т.д. operator<<= и operator>>= не используются для операций ввода/вывода, поскольку operator<< и operator>> уже изменяют левый аргумент.

operator==, !=

• Семантика: проверка на равенство/неравенство. Смысл равенства очень сильно зависит от класса. В любом случае, учитывайте следующие свойства равенств:
  1. Рефлексивность, т.е. a == a .
  2. Симметричность, т.е. если a == b , то b == a .
  3. Транзитивность, т.е. если a == b и b == c , то a == c .
• Типичные объявление и реализация:

operator<, <=, >, >=

• Семантика: проверка на соотношение (больше, меньше и т.д.). Обычно используется, если порядок элементов однозначно определён, то есть сложные объекты с несколькими характеристиками сравнивать бессмысленно.
• Типичные объявление и реализация:

Реализация operator> с использованием operator< или наоборот обеспечивает однозначное определение. operator<= может быть реализован по-разному, в зависимости от ситуации. В частности, при отношении строго порядка operator== можно реализовать лишь через operator< :

operator++, —

• Семантика: a++ (постинкремент) увеличивает значение на 1 и возвращает старое значение. ++a (преинкремент) возвращает новое значение. С декрементом operator— все аналогично.
• Типичные объявление и реализация:

operator()

• Семантика: исполнение объекта-функции (функтора). Обычно используется не для изменения объекта, а для использования его в качестве функции.
• Нет ограничений на параметры: в отличие от прошлых операторов, в этом случае нет никаких ограничений на количество и тип параметров. Оператор может быть перегружен только как метод класса.
• Пример объявления:

operator[]

• Семантика: доступ к элементам массива или контейнера, например, в std::vector , std::map , std::array .
• Объявление: тип параметра может быть любым. Тип возвращаемого значения обычно является ссылкой на то, что хранится в контейнере. Часто оператор перегружается в двух версиях, константной и неконстантной:

operator!

• Семантика: отрицание в логическом смысле.
• Типичные объявление и реализация:

explicit operator bool

• Семантика: использования в логическом контексте. Чаще всего используется с умными указателями.
• Реализация:

operator&&, ||

• Семантика: логические «и», «или». Эти операторы определены только для встроенного логического типа и работают по «ленивому» принципу, то есть второй аргумент рассматривается, только если первый не определяет результат. При перегрузке это свойство теряется, поэтому перегружают эти операторы редко.

Унарный operator*

• Семантика: разыменовывание указателя. Обычно перегружается для классов с умными указателями и итераторами. Возвращает ссылку на то, куда указывает объект.
• Типичные объявление и реализация:

operator->

• Семантика: доступ к полю по указателю. Как и предыдущий, этот оператор перегружается для использования с умными указателями и итераторами. Если в коде встречается оператор -> , компилятор перенаправляет вызовы на operator-> , если возвращается результат пользовательского типа.
• Usual implementation:

operator->*

• Семантика: доступ к указателю-на-поле по указателю. Оператор берёт указатель на поле и применяет его к тому, на что указывает *this , то есть objPtr->*memPtr — это то же самое, что и (*objPtr).*memPtr . Используется очень редко.
• Возможная реализация:

Унарный operator&

• Семантика: адресный оператор. Этот оператор перегружают очень редко.

operator,

• Семантика: встроенный оператор «запятая», применённый к двум выражениям, выполняет их оба в порядке записи и возвращает значение второго из них. Перегружать его не рекомендуется.

operator

• Семантика: оператор побитовой инверсии. Один из наиболее редко используемых операторов.

Операторы приведения типов

• Семантика: позволяет скрытое или явное приведение объектов класса к другим типам.
• Объявление:

operator new, new[], delete, delete[]

Эти операторы полностью отличаются от всех вышеупомянутых, поскольку они не работают с пользовательскими типами. Их перегрузка весьма сложна, и поэтому не будет здесь рассматриваться.

Заключение

Основной мыслью является следующее: не стоит перегружать операторы только потому, что вы умеете это делать. Перегружайте их лишь в тех случаях, когда это выглядит естественным и необходимым. Но помните, что если вы перегрузите один оператор, то придётся перегружать и другие.