Question

我正在学习c ++。我正在研究运算符重载，我能够理解加法和减法运算符重载。但I / O运算符的过载有点令人困惑。我已经为复数创建了一个类，现在我正在重载运算符。

Complex.h中的函数原型

friend ostream& operator<<(ostream&, const Complex&);

Complex.cpp的功能

ostream& operator<<(ostream& os, const Complex& value){
os << "(" << value.r <<", "
<< value.i << ")" ;
return os;
}

任何人（在基本层面上）都可以解释为什么我们必须在这里使用朋友功能声明吗？
为什么我们必须通过引用传递所有参数和运算符的返回类型？
这个函数在不使用const的情况下工作正常，但为什么我们在这里使用const？将Complex作为常量引用传递的优点是什么？

Answer 1

你没有拥有使流媒体运营商成为朋友。它必须在外部声明，因为Complex对象位于运算符的右侧。

但是，如果您的Complex类有办法访问所需的成员（可能通过getter），您可以让流操作符使用它们。说：

std::ostream& operator<<( std::ostream& os, Complex const& cpx )
{
   return os << cpx.getReal() << ',' << cpx.getImaginary();
}

您的operator/重载可以作为内部函数完成，但实际上也可以更好地实现为具有两个const＆amp;的外部函数。参数。如果它是一个成员函数，它需要是一个const成员。你的不是。

您可以根据operator /=

来实现它

Complex operator/ ( Complex const& lhs, Complex const& rhs )
{
    Complex res( lhs );
    res /= rhs; // or just put return in front of this line
    return res; 
}

Answer 2

friend ostream& operator<<(ostream&,const Complex&);：

因为您在此处声明了一个自由函数，并希望它能够访问Complex个对象的内部（私有/受保护）。拥有＆＃34;朋友免费功能是非常普遍的。对于那些超载，但肯定不是强制性的。
因为流是不可复制的（没有意义，请参阅this post），传递值需要复制。按值传递Complex也需要无用的副本。
因为那些输出操作符不应该修改它们正在处理的对象（显然是输入操作符），所以添加const以确保它。

Answer 3

任何人都可以解释（在基本层面上）为什么我们必须在这里使用友元函数声明吗？

如果你声明一个类friend of另一个类，那么你就是说友人类可以访问你班级的私有和受保护的属性和功能。
在您的情况下，您将ostream& operator<<声明为friend，这意味着在该函数的主体内，ostream类将能够访问复杂类的私有和受保护函数和属性。
为什么我们必须通过引用传递所有参数和运算符的返回类型？

因为它是这样写的，以避免制作ostream对象的副本。因此，每次使用时，<<重载都将使用相同的对象而不进行复制。
这个函数在不使用const的情况下工作正常，但为什么我们在这里使用const？将Complex作为常量引用传递的优点是什么？

函数之后的
const意味着你没有改变类的任何属性，你不这样做。

我认为这是正确的，我希望它有所帮助，但如果有人想发表意见，请随意。

Answer 4

friend ostream& operator<<(ostream&, const Complex&);

此处函数需要是朋友，因为您可能需要能够访问复杂的私有成员。

当您为<<类重载Complex时，您可能需要在重载函数中访问Complex类的数据成员，并且数据成员可能是私有的。如果它们是私有的，要访问operator <<中的数据成员，您需要使其成为complex类的成员，这是不可能的，因为运算符的左侧对象是ostream类类型所以只有选项是使用全局范围函数使其成为Complex的朋友并覆盖<<。

现在通过引用返回对象，以避免创建其他人告诉的对象的多个副本。并且必须返回该对象，因为当运算符用于级联写入时它将支持`cout＆lt;

参数作为const传递，因为如果不在函数旁边更改对象，那么接收对象const始终是一个好习惯。这使它适用于const个对象。

Answer 5

1.任何人都可以解释（在基本层面上）为什么我们必须在这里使用朋友功能？

如果您需要访问Complex中的operator<<的私人成员。

2.为什么我们必须通过引用传递操作符？

为了提高效率。通过const引用传递比通常用户定义类型的值传递更快。

3.这个函数在不使用const的情况下工作正常，但为什么我们在这里使用const？将Complex作为常量对象传递的优点是什么？

如果您不这样做，则无法输出const对象，例如：

const Complex c;
std::cout << c;

Answer 6

对于非朋友成员函数运算符，只有一个参数，即运算符的右侧。因此，对于使用除法运算符的示例，您可以这样做：

Complex a = ...;
Complex b = ...;

Complex c = a / b;

并且编译器实际上会将最后一个视为

Complex c = a.operator/(b);

这意味着例如输出操作符，如果它是普通成员函数，则“输出”到类的实例。换句话说，它将像

一样使用

Complex a = ...;
Complex b = ...;
a << b;  // Really a.operator<<(b);

显然，当实现应输出到流的运算符时，这不是所需的。因此，我们需要使用非成员函数，它可以使用两个不同的参数。

对于第二点，请记住传递参数的默认方法是按值，这意味着值是复制。对于较小的类而言并不重要，但如果有大量数据，或者类具有复杂的复制构造函数，则可能会产生相当大的性能损失。此外，某些类型和类无法被复制，例如std::istream，因此您有通过引用传递它们。

对于最后一点，通过创建一些参数const，您告诉编译器和函数的用户它不会更改参数。除了让函数用户更容易知道调用函数不会产生任何副作用外，它还允许编译器进行一些优化。

通常关于运算符重载，您可能需要阅读this reference on the subject。

Answer 7

有谁可以解释为什么我们必须在这里使用朋友功能？

类的friend可以从指定为private的类中访问protected或friend个变量/函数。如果需要访问任何私有功能，则必须使I / O运算符为friend类Complex。如果没有，可以简单地在类之外定义函数而不将其声明为这样。

为什么我们必须通过引用传递操作符？

我不确定你的意思。运算符是我们定义的函数，而不是在任何地方传递的参数。你指的是它需要的参数吗？好吧，std::ostream被视为引用类型，因为按值获取它会导致副本，这是流类不允许的。试试看，你会遇到编译错误。我将谈谈为什么Complex被视为下面的参考类型。

此函数在不使用const的情况下正常工作，但为什么我们在这里使用const？将Complex作为常量对象传递的好处是什么？

首先，为什么不使用const？ const类型修饰符是编译器的明确声明，我们不会以任何方式更改对象。它还使维护者清楚了解您的代码。此外，写出对象通常需要值，这意味着不需要对对象进行任何修改。

使用对const的引用还允许您将rvalues或tempoaries传递给函数，这对于 non - const的引用是不可能的，左值。例如：

struct S { };

void f(S&);
void h(S const&);

int main()
{
    S s;

    f(s); // OK
    f(S()); // ERROR!

    h(s); // OK
    h(S()); // OK
}

在c ++中使用友元函数进行I / O运算符重载

7 个答案: