C++ operator运算符重载笔记
一、核心本质
运算符重载就是给 C++ 已有的运算符，重新定义它作用于自定义类 / 结构体对象时的行为。
只能重载语言已存在的运算符，不能创造新运算符；
仅作用于类 / 结构体对象，不能修改 int、double 等内置类型的运算规则；
底层本质是函数重载，运算符是一种特殊函数。
二、禁止重载的运算符（考试必背）
:: . .* ?: sizeof 以上 5 个运算符绝对不允许重载。
三、两种主流重载形式
1. 成员函数重载
class A {
public:
A operator+(const A& b);
};
// 使用：a + b 等价于 a.operator+(b)
限制：左操作数必须是本类对象。
2. 全局友元函数重载
无隐式 this 指针，左右操作数都需要显式传入参数；
适用场景：左操作数不是自定义类（例如 3 + 对象）；
核心优势：友元可直接访问类私有、保护成员，无需调用公有接口。
friend A operator+(const A& a, const A& b);
补充扩展：友元类（运算符重载拓展知识）
声明方式：类内写 friend class 类名;，声明位置不区分公私。
作用：让另一个类的全部成员函数都能访问当前类私有成员，多个运算符重载时更简洁；
关键特性：
class Point {
private:
int x, y;
friend class FriendClass; // 声明友元类
public:
Point(int x=0, int y=0) : x(x), y(y) {}
};
class FriendClass {
public:
Point operator+(const Point& p1, const Point& p2) {
Point res;
res.x = p1.x + p2.x;
res.y = p1.y + p2.y;
return res;
}
};
int main() {
Point a(1,2), b(3,4);
FriendClass fc;
Point c = fc.operator+(a, b);
return 0;
}
说明：日常运算符重载极少使用友元类，全局友元函数更通用。
四、运算符重载强制规则
运算符优先级、结合性、操作数个数无法修改；
单目重载后仍是单目，双目重载后仍是双目；
不要篡改原有语义，+ 代表加法、== 代表相等判断，符合阅读习惯；
以下运算符仅能使用成员函数重载，禁止友元： 赋值 =、下标 []、函数调用 ()、箭头 ->
五、常用运算符重载分类
双目算术：+ - * / % 只读运算，一般返回全新对象，不修改原对象。
赋值运算符 = 只能成员重载，用于深拷贝，解决浅拷贝内存泄漏。
关系运算符：== != > < >= <= 返回 bool，仅做对象成员比较。
单目自增自减 ++ -- 区分前置、后置，后置重载必须加 int 占位参数区分。
流输入输出 >> << 只能全局友元重载，左操作数是 cin/cout，不是自定义类。
下标 []、括号 ()、箭头 -> 仅成员重载，分别用于容器、仿函数、智能指针。
六、高频易错点汇总
成员重载左操作数必须为本类对象；友元无此限制，可直接访问私有成员；友元单向、无传递性。
++/-- 后置重载必须添加 int 占位形参，仅用于编译器区分，无实际运算作用。
<<、>> 只能用友元函数，不能写成类成员函数。
重载函数形参、成员函数尽量加 const，保证只读不修改数据。
能返回引用 & 就返回引用，减少对象拷贝；纯算术运算除外，需返回临时新对象。
七、重载函数返回值标准规范（核心考点）
返回值没有统一规定，遵循「贴合原生运算符语义、减少拷贝、支持链式调用」，分类标准写法如下：
1. 算术运算符 + - * / % → 返回类临时对象
只读运算，不修改原对象，不能返回引用（会产生野引用）
class Point {
public:
int x, y;
Point operator+(const Point& other) const {
Point res;
res.x = this->x + other.x;
res.y = this->y + other.y;
return res;
}
};
2. 赋值 / 复合赋值 = += -= *= /= → 返回当前类引用
修改自身对象，支持链式赋值 a = b = c，仅成员重载
// 赋值=
Point& operator=(const Point& other) {
if (this == &other) return *this; // 防止自赋值
this->x = other.x;
this->y = other.y;
return *this;
}
// 复合赋值 +=
Point& operator+=(const Point& other) {
this->x += other.x;
this->y += other.y;
return *this;
}
3. 关系 / 逻辑运算符 == != < > ! → 返回 bool
用于真假判断，函数末尾加 const
bool operator==(const Point& other) const {
return this->x == other.x && this->y == other.y;
}
bool operator<(const Point& other) const {
return this->x < other.x;
}
4. 自增自减 ++ --
// 前置 ++p
Point& operator++() {
x++; y++;
return *this;
}
// 后置 p++
Point operator++(int) {
Point temp = *this;
x++; y++;
return temp;
}
5. 流运算符 << >> → 返回流对象引用（ostream& / istream&）
友元重载，支持连续链式输出输入 cout << a << b
friend ostream& operator<<(ostream& os, const Point& p) {
os << "x:" << p.x << ", y:" << p.y;
return os;
}
friend istream& operator>>(istream& is, Point& p) {
is >> p.x >> p.y;
return is;
}
6. 下标 []、箭头 ->、函数调用 ()
速记口诀
只读运算返新对象，修改自身返引用； 比较判断返回 bool，输入输出返流引用； 自增前置引用、后置临时对象。
八、极简总结一句话
运算符重载本质是把运算符当作特殊函数，为自定义类定制运算逻辑；分成员函数、全局友元函数两种主流写法（拓展友元类极少使用），存在固定不可重载运算符与语法限制；多用于实现对象加减、比较、控制台打印、数组下标访问等场景；牢记友元关系单向、不可传递。
