详细介绍运算符重载函数，清晰明了

祝各位六一快乐~

前言

1.为什么要进行运算符重载？

C++中预定义的运算符的操作对象只能是基本数据类型。但实际上，对于许多用户自定义类型（例如类），也需要类似的运算操作。这时就必须在C++中重新定义这些运算符，赋予已有运算符新的功能，使它能够用于特定类型执行特定的操作。

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其
返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似

2.什么是运算符重载？

运算符重载是通过创建运算符函数实现的，运算符函数定义了重载的运算符将要进行的操作。

1.基本知识

操作符重载，本质上就是函数重载（详细了解可点击阅读函数重载），它大大丰富了已有操作符的含义，方便使用

运算符重载格式如下：

1.函数名:operator+需要重载的运算符符号

2.函数原型:返回值类型 operator+符号(形参参数列表)

3.必须有一个类类型的参数

4. :: ?: . .* sizeof 这五个运算符不能重载

5.用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义

6.作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐
藏的this

7.不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@

8.运算符重载时必须遵循的原则

重载运算符含义必须清楚；
重载运算符不能有二义性。

9.算符函数重载的两种形式

重载为类的成员函数
重载为类的非成员函数（非成员函数通常是友元函数）。

注：可以把一个运算符作为一个非成员、非友元函数重载。但是，这样的运算符函数访问类的私有和保护成员时，必须使用类的公有接口中提供的设置数据和读取数据的函数，调用这些函数时会降低性能。可以内联这些函数以提高性能。

补充知识：友元函数

一、友元函数的作用

提供数据共享接口：为不同类之间的成员函数，以及类的成员函数与一般函数之间提供了数据共享的接口。
支持类间紧密协作：当两个或多个类之间需要进行紧密的协作和交互时，友元函数允许直接访问私有成员，减少系统开销，提高效率。
支持运算符重载：在某些情况下，可能需要重载运算符并操作两个不同对象之间的私有数据。此时可以将相应操作符重载函数声明为两个类的友元。

二、友元函数的特点（重点）

与类的成员函数具有一样的权限：友元函数可以访问类的所有成员，包括私有成员。
不属于任何类：友元函数是定义在类外的普通函数，不属于任何类。
没有this指针：由于友元函数不是类的成员函数，因此它没有this指针。

三、友元函数的用法

声明方式：友元函数需要在类中进行声明，前面需要加上friend关键字，可以放在公有部分也可以放在私有部分。
多类友元：一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在个各类中分别进行声明。
调用方式：友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

四、注意事项

破坏封装性：友元函数破坏了类的封装性和类数据的隐藏性，因此在使用时需要谨慎考虑。
避免过度使用：原则上应尽量少使用或不使用友元，除非确实能显著提高开发效率。
2.经典运算符重载的代码示例（主要以日期类为例）

2.1operator+，operator-，operator+=，operator-=

以复数类为例

代码

#include<iostream>
using namespace std;

//负数类
class complex
{
public:
    complex(double r = 0, double i = 0) :_real(r), _imag(i) {}
    complex operator +(const complex& c); //+运算符
    complex operator -(const complex& c);//-运算符
    complex& operator +=(const complex& c); //+=运算符
    complex& operator -=(const complex& c);//-=运算符
    complex& operator - ();//求负运算符
    void Print()const
    {
        cout << "(" << _real << "," << _imag << ")" << endl;
    }
private:
    double _real;//实部
    double _imag;//虚部
};
complex complex::operator +(const complex& c) //+运算符
{
    complex tmp;
    tmp._real = _real + c._real;
    tmp._imag = _imag + c._imag;
    return tmp;
}
complex complex::operator -(const complex& c) //-运算符
{
    complex tmp;
    tmp._real = _real - c._real;
    tmp._imag = _imag - c._imag;
    return tmp;
}
complex& complex::operator +=(const complex& c) //+=运算符
{
    _real += c._real;
    _imag += c._imag;
    return *this;
}
complex& complex::operator -=(const complex& c) //-=运算符
{
    _real -= c._real;
    _imag -= c._imag;
    return *this;
}
complex& complex::operator - ()//求负运算符
{
    _real = -_real;
    _imag = -_imag;
    return *this;
}
int main()
{
    complex c1(3.5, 5), c2(6, 8), c3, c4, c5;
    c3 = c1 + c2;
    c3.Print();

    c4 = c2 - c1;
    c4.Print();

    c1 += c2;
    c1.Print();
    c2.Print();
  
    c2 -= c1;
    c1.Print();
    c2.Print();
 
    c5 = -c2;
    c5.Print();
    
    return 0;
}

2.2前置operator++（--），后置operator++（--）

前置++和后置++的函数名都是operator++（没错，又是函数重载），他们的区别在于前置++没有形参，后置++有一个形参int，但是我们在实际上使用时并不需要给后置++的形参int传实参，int只是为了区分前置++和后置++的标识。

前置--和后置--也是同样用形参int来区分。

以日期类为例

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);
	// 拷贝构造函数
	// d2(d1)
	Date(const Date& d);

	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month);

	// 日期+=天数
	Date& operator+=(int day);

	// 日期+天数
	Date operator+(int day)const;

	// 日期-=天数
	Date& operator-=(int day);

	// 日期-天数
	Date operator-(int day)const;

	// 前置++
	Date& operator++();
	// 后置++
	Date operator++(int);
	// 后置--
	Date operator--(int);
	// 前置--
	Date& operator--();

	void print()const;
	// 析构函数(日期类无需清理资源，析构函数不必显示写）
	//void print();
	//~Date()
	//{
		//cout << "~Date()" << endl;
	//}
private:
	int _year, _month, _day;
};

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}
Date::Date(const Date& d)
{
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	static int MonthDay[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return MonthDay[month];
	}
}
void Date::print()const
{
	cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this -= -day;
	}
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{

		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13)
		{
			_month = 1;
			_year++;
		}
	}
	return *this;
}
Date Date::operator+(int day)const
{
	Date tmp = *this;
	tmp += day;
	return tmp;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this += -day;
	}
	_day -= day;

	while (_day <= 0)
	{
		_month--;
		if (_month == 0)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}
	return *this;
}
Date Date::operator-(int day)const
{
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}
void Test1()
{
	Date d1(2024, 4, 30);
	Date d2 = d1 + 3;
	d2.print();

	Date d3(2024, 12, 31);
	Date d5 = d3;
	d3 += 1;
	d3.print();
	d5 = d5 - 1;
	d5.print();

	d1 -= 30;
	d1.print();
	Date d4 = d1 - 3;
	d4.print();
}
// 前置++
Date& Date::operator++()
{
	//这里直接用刚刚实现的Date& Date::operator+=(int day)
	//只是++相当于day=1而已
	//减少了代码负担
	*this += 1;
	return *this;
}
// 后置++
Date Date::operator++(int)
{
	//这里直接用刚刚实现的Date& Date::operator+(int day)
	Date tmp = *this;
	*this += 1;
	return tmp;
}
// 前置--
Date& Date::operator--()
{
	*this -= 1;
	return *this;
}
// 后置--
Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this -= 1;
	return tmp;
}
void Test2()
{
	Date d1(2024, 6, 1);
	Date d2(2023, 12, 31);
	Date d3 = d1--;
	Date d4 = d2++;
	d3.print();
	d4.print();
	Date d5 = --d3;
	Date d6 = ++d4;
	d5.print();
	d6.print();
}
int main()
{
	//Test1();//可以自行测试
	Test2();
}

2.3operator<,operator<=,operator==,operator!=,operator>=,operator>

只需要实现operator<,operator==，其他的运算符重载就能轻松实现了，下面我们一起看一下吧

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);
	Date(const Date& d);
	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month);

	// >运算符重载
	bool operator>(const Date& d);
	// ==运算符重载
	bool operator==(const Date& d);
	// >=运算符重载
	bool operator >= (const Date& d);
	// <运算符重载
	bool operator < (const Date& d);
	// <=运算符重载
	bool operator <= (const Date& d);
	// !=运算符重载
	bool operator != (const Date& d);

	void print()const;

private:
	int _year, _month, _day;
};

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}
Date::Date(const Date& d)
{
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	static int MonthDay[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return MonthDay[month];
	}
}
void Date::print()const
{
	cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}


bool Date::operator < (const Date& d)
{
	if (_year < d._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year)
	{
		if (_month < d._month)
		{
			return true;
		}
		else if (_month == d._month)
		{
			if (_day < d._day)
			{
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
bool Date::operator == (const Date& d)
{
	return _year == d._year
	&&_month == d._month
	&&_day == d._day;
}
bool Date::operator != (const Date& d)
{
	return !(*this == d);
}
bool Date::operator <= (const Date& d)
{
	return *this < d || *this == d;
}
bool Date::operator > (const Date& d)
{
	return !(*this <= d );
}
bool Date::operator >= (const Date& d)
{
	return !(*this < d);
}
int main()
{
	Date d1(2024, 3, 2), d2(2023, 5, 6);
	cout << (d1 == d2) << endl;
	cout << (d1 != d2) << endl;
	cout << (d1 <= d2) << endl;
	cout << (d1 >= d2) << endl;
	cout << (d1 < d2) << endl;
	cout << (d1 > d2) << endl;
}