C++運(yùn)算符重載-上篇
本章內(nèi)容：
1. 運(yùn)算符重載的概述
2. 重載算術(shù)運(yùn)算符
3. 重載按位運(yùn)算符和二元邏輯運(yùn)算符
4. 重載插入運(yùn)算符和提取運(yùn)算符
5. 重載下標(biāo)運(yùn)算符
6. 重載函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符
7. 重載解除引用運(yùn)算符
8. 編寫(xiě)轉(zhuǎn)換運(yùn)算符
9. 重載內(nèi)存分配和釋放運(yùn)算符
1. 運(yùn)算符重載的概述
- C++中的運(yùn)算符是一些類似于+、<、*和<<的符號(hào)。這些符號(hào)可以應(yīng)用于內(nèi)建類型，例如int和double，從而實(shí)現(xiàn)算術(shù)操作、邏輯操作和其他操作。還有->和*運(yùn)算符可以對(duì)指針進(jìn)行解除引用操作。C++中運(yùn)算符包括[] (數(shù)組索引)、()函數(shù)調(diào)用、類型轉(zhuǎn)換以及內(nèi)存分配和釋放例程?？赏ㄟ^(guò)運(yùn)算符重載來(lái)改變語(yǔ)言運(yùn)算符對(duì)自定義類的行為。
1.1 重載運(yùn)算符原因
- 運(yùn)算符重載的基本指導(dǎo)原則是為了讓自定義類的行為和內(nèi)建類型一樣。自定義類的行為越接近內(nèi)建類型，就越便于這些類的客戶使用。例如，如果要編寫(xiě)一個(gè)表示分?jǐn)?shù)的類，最好定義+、-、*和/運(yùn)算符應(yīng)用于這個(gè)類的對(duì)象時(shí)的意義。
- 重載運(yùn)算符的第二個(gè)原因是為了獲得對(duì)程序行為更大的控制權(quán)。例如，可對(duì)自定義類重載內(nèi)存分配和內(nèi)存釋放例程，來(lái)精確控制每個(gè)對(duì)象的內(nèi)存分配和內(nèi)存回收。
- 需要強(qiáng)調(diào)的是，運(yùn)算符重載未必能給類開(kāi)發(fā)者帶來(lái)方便；主要用途是給類的客戶帶來(lái)方便。
1.2 運(yùn)算符重載的限制
下面列出重載運(yùn)算符時(shí)不能做的事情：
- 不能添加新的運(yùn)算符符號(hào)。只能重定義語(yǔ)言中已經(jīng)存在的運(yùn)算符的意義。
- 有少數(shù)運(yùn)算符不能重載，例如.(對(duì)象成員訪問(wèn))、::(作用域解析運(yùn)算符)、sizeof、?:(三元運(yùn)算符)以及其他幾個(gè)運(yùn)算符。不能重載的運(yùn)算符通常是不需要重載的，因此這些限制應(yīng)該不會(huì)令人感到受限。
- arity描述了運(yùn)算符關(guān)聯(lián)的參數(shù)或操作數(shù)的數(shù)量。只能修改函數(shù)調(diào)用、new和delete運(yùn)算符的arity。其他運(yùn)算符的arity不能修改。一元運(yùn)算符，例如++，只能用于一個(gè)操作數(shù)。二元運(yùn)算符，例如+，只能用于2個(gè)操作數(shù)。
- 不能修改運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性。這些規(guī)則確定了運(yùn)算符在語(yǔ)句中的求值順序。同樣，這條約束對(duì)于大多數(shù)程序來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題，因?yàn)楦淖兞酥淀樞虿⒉粫?huì)帶來(lái)什么好處。
- 不能對(duì)內(nèi)建類型重定義運(yùn)算符。運(yùn)算符必須是類中的一個(gè)方法，或者全局重載運(yùn)算符函數(shù)至少有一個(gè)參數(shù)必須是一個(gè)用戶定義的類型(例如一個(gè)類)。這意味著不允許做一些荒唐的事情，例如將int的+重定義為減法(盡管自定義類可以這么做)。這條規(guī)則有一個(gè)例外，那就是內(nèi)存分配和釋放例程；可以替換程序中所有的內(nèi)存分配使用的全局例程。
有一些運(yùn)算符已經(jīng)有兩種不同的含義。例如，-運(yùn)算符可以作為二元運(yùn)算符，如x = y-z;，還可以作為一元運(yùn)算符，如x = -y;。*運(yùn)算符可以作乘法操作，也可以用于解除指針的引用。根據(jù)上下文的不同，<<可以是插入運(yùn)算符，也可以是左移運(yùn)算符。可以重載具有雙意義的運(yùn)算符的兩個(gè)意義。
1.3 運(yùn)算符重載的選擇
-
重載運(yùn)算符時(shí)，需要編寫(xiě)名為operator X的函數(shù)或者方法，X是表示這個(gè)運(yùn)算符的符號(hào)，可以在operator和X之間添加空白字符。例如，operator+,如下:
friend const SpreadsheetCell Operator+(const SpreadsheetCell &lhs, const SpreadsheetCell &rhs);
下面幾節(jié)描述了編寫(xiě)每個(gè)重載運(yùn)算符函數(shù)或者方法時(shí)需要做出的選擇。
(1) 方法還是全局函數(shù)
- 要決定運(yùn)算符應(yīng)該實(shí)現(xiàn)為類的方法還是全局函數(shù)(通常是類的友元)。首先，需要理解這兩個(gè)選擇之間的區(qū)別。當(dāng)運(yùn)算符是類的方法時(shí)，運(yùn)算符表達(dá)式的左側(cè)必須是這個(gè)類的對(duì)象。當(dāng)編寫(xiě)全局函數(shù)時(shí)，運(yùn)算符的左側(cè)可以是不同類型的對(duì)象。
- 有三種不同類型的運(yùn)算符：
- (i) 必須為方法的運(yùn)算符：C++語(yǔ)言要求一些運(yùn)算符必須是類中的方法，因?yàn)檫@些運(yùn)算符在類外部沒(méi)有意義。例如，operator=和類綁定的非常緊密，不能出現(xiàn)在其它地方。
- (ii) 必須為全局函數(shù)的運(yùn)算符：如果允許運(yùn)算符左側(cè)的變量除了自己定義之外的任何類型，那么必須將這個(gè)運(yùn)算符定義為全局函數(shù)。確切的說(shuō)，這條規(guī)則應(yīng)用于operator<<和operator>>，這兩個(gè)運(yùn)算符的左側(cè)是iostream對(duì)象，而不是自定義類的對(duì)象。此外，可交換的運(yùn)算符(例如二元的+和-)允許運(yùn)算符左側(cè)的變量不是自定義類的對(duì)象。
- (iii) 既可以為方法又可以為全局函數(shù)的運(yùn)算符：有關(guān)編寫(xiě)方法重載運(yùn)算符更好還是編寫(xiě)全局函數(shù)重載運(yùn)算符更好的問(wèn)題存在一些爭(zhēng)議。不過(guò)建議的規(guī)則如下：把所有運(yùn)算符都定義為方法，除非根據(jù)以上的描述必須定義為全局函數(shù)。這條規(guī)則的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是方法可以是virtual的，但是friend函數(shù)不能。因此，如果準(zhǔn)備在繼承樹(shù)種編寫(xiě)重載的運(yùn)算符，那么應(yīng)該盡可能將這些運(yùn)算符定義為方法。
將重載的運(yùn)算符定義為方法時(shí)，如果這個(gè)運(yùn)算符不能修改對(duì)象，應(yīng)該將整個(gè)方法標(biāo)記為const。這樣，就可以對(duì)const對(duì)象調(diào)用這個(gè)方法。
(2) 選擇參數(shù)類型
- 參數(shù)類型的選擇有一些限制，因?yàn)槿缜懊婷枋觯蠖鄶?shù)運(yùn)算符不能修改參數(shù)的數(shù)量。例如，operator/在作為全局函數(shù)的情況下必須總是接受兩個(gè)參數(shù)；在作為類方法的情況下必須總接受一個(gè)參數(shù)。如果不符合這個(gè)規(guī)則，編譯器會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。從這個(gè)角度看，運(yùn)算符函數(shù)和普通函數(shù)有區(qū)別，普通函數(shù)可以使用任意數(shù)量的參數(shù)重載。此外，盡管可以編寫(xiě)接受任何類型參數(shù)的運(yùn)算符，但是可選范圍通常受到了這個(gè)運(yùn)算符所在的類的限制。例如，如果要為類T實(shí)現(xiàn)一個(gè)加法操作，就不能編寫(xiě)接受兩個(gè)string的operator+。真正需要選擇的地方在于判斷是按值還是引用接受參數(shù)，以及是否需要把參數(shù)標(biāo)記為const。
- 按值傳遞還是按引用傳遞的決策如下：應(yīng)該按引用接受每一個(gè)非基本類型的參數(shù)。如果能按引用傳遞，就永遠(yuǎn)不要用按值傳遞對(duì)象。
- const的決策如下：除非要真正修改參數(shù)，否則每一個(gè)參數(shù)都設(shè)置為const。
(3) 選擇返回類型
- C++不是根據(jù)返回類型來(lái)解析重載。因此，在編寫(xiě)重載運(yùn)算符時(shí)，可以指定任意返回類型。然而，可以做某件事情并不意味著應(yīng)該做這件事情。這種靈活性可能會(huì)導(dǎo)致令人迷惑的代碼，例如比較運(yùn)算符返回指針，算術(shù)運(yùn)算符返回bool類型。不應(yīng)該編寫(xiě)這樣的代碼。其實(shí)在編寫(xiě)重載運(yùn)算符時(shí)，應(yīng)該讓運(yùn)算符返回的類型和運(yùn)算符對(duì)內(nèi)建類型操作時(shí)返回的類型一樣。如果編寫(xiě)比較運(yùn)算符，那么應(yīng)該返回bool。如果編寫(xiě)的是算術(shù)運(yùn)算符，那么應(yīng)該返回表示運(yùn)算結(jié)果的對(duì)象。
- 引用和const標(biāo)記的決策也適用于返回類型。不過(guò)對(duì)于返回值來(lái)說(shuō)，這些決策要更困難一些。值還是引用的一般原則：如果可以，就返回一個(gè)引用，否則返回一個(gè)值。如何判斷何時(shí)能返回引用？這個(gè)決策只能應(yīng)用于返回對(duì)象的運(yùn)算符：對(duì)于返回bool值的比較運(yùn)算符、沒(méi)有返回類型的轉(zhuǎn)換運(yùn)算符和函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符(可能返回所需的任何類型)來(lái)說(shuō)，這個(gè)決策沒(méi)有意義。如果運(yùn)算符構(gòu)造了一個(gè)新的對(duì)象，那么必須按值返回新的對(duì)象。如果不構(gòu)造新對(duì)象，那么可以返回調(diào)用這個(gè)運(yùn)算符的對(duì)象的引用，或者返回其中一個(gè)參數(shù)的引用。
- 可以作為左值(賦值表達(dá)式左側(cè)的部分)修改的返回值必須是非const。否則，這個(gè)值應(yīng)該是const。大部分很容易想到的運(yùn)算符都要求返回左值，包括所有的賦值運(yùn)算符(operator=、operator+=和operator-=等)。
(4) 選擇行為
- 在重載的運(yùn)算符中，可以提供任意需要的實(shí)現(xiàn)。例如，可以編寫(xiě)一個(gè)啟動(dòng)Scrabble拼字游戲的operator+。通常情況下，應(yīng)該將實(shí)現(xiàn)約束為客戶期待的行為。編寫(xiě)operator+時(shí)，使這個(gè)運(yùn)算符能夠執(zhí)行加法，或其他類似加法的操作，例如字符串串聯(lián)。
1.4 不要重載的運(yùn)算符
- 有一些運(yùn)算符即使允許重載，也不應(yīng)該重載。具體來(lái)說(shuō)，取地址運(yùn)算符(operator&)的重載一般沒(méi)有特別的用途，如果重載時(shí)會(huì)導(dǎo)致混亂，因?yàn)檫@樣做會(huì)以可能異常的方式修改基礎(chǔ)語(yǔ)言的行為(獲得變量的地址)。整個(gè)STL大量使用了運(yùn)算符重載，但從沒(méi)有重載取地址運(yùn)算符。
- 此外，還要避免重載二元布爾運(yùn)算符operator&&和operator||，因?yàn)檫@樣會(huì)使C++的短路求值規(guī)范失效。
- 最后，不要重載逗號(hào)運(yùn)算符(operator,)。C++中確實(shí)有一個(gè)逗號(hào)運(yùn)算符，它也稱之為序列運(yùn)算符，用于分隔一條語(yǔ)句中的兩個(gè)表達(dá)式，確保從左至右的求值順序。幾乎沒(méi)有什么正當(dāng)?shù)睦碛尚枰剌d這個(gè)運(yùn)算符。
1.5 可重載運(yùn)算符小結(jié)
- 下表1-1中總結(jié)了什么時(shí)候應(yīng)該(或不應(yīng)該)重載，并提供了示例原型，展示了正確的返回值。
- 下表1-1中，T表示要編寫(xiě)的重載運(yùn)算符的類名，E是一個(gè)不同的類型(不是這個(gè)類的名稱)。
表1-1
1.6 右值引用
表1-1中列出的普通賦值運(yùn)算符的原型如下所示：
T& operator=(const T&);-
移動(dòng)賦值運(yùn)算符的原型幾乎一致，但使用了右值引用。這個(gè)運(yùn)算符會(huì)修改參數(shù)，因此不能傳遞const參數(shù)，如下所示：
T& operator=(T&&); -
表1-1中沒(méi)有包含右值引用語(yǔ)義的示例原型。然而，對(duì)于大部分運(yùn)算符來(lái)說(shuō)，編寫(xiě)一個(gè)使用普通左值引用的版本和一個(gè)使用右值引用的版本都是有意義的，但是否真正有意義取決于類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。比如通過(guò)operator+避免不必要的內(nèi)存分配。例如STL中的std::string類利用右值引用實(shí)現(xiàn)了operator+，如下所示(簡(jiǎn)化版本)：
string operator+(string&& lhs, string&& rhs); -
這個(gè)運(yùn)算符的實(shí)現(xiàn)會(huì)重用其中一個(gè)參數(shù)的內(nèi)存，因?yàn)檫@些參數(shù)是以右值引用傳遞的，也就是說(shuō)這兩個(gè)參數(shù)表示的都是operator+完成之后銷毀的臨時(shí)對(duì)象。上述operator+的實(shí)現(xiàn)具有以下效果(具體取決于兩個(gè)操作數(shù)的大小和容量)：
return std::move(lhs.append(rhs)); -
或
return std::move(rhs.insert(0, lhs)); -
事實(shí)上，std::string定義了幾個(gè)重載的具有不同左值引用和右值引用組合的operator+運(yùn)算符。下面列出std::string中所有接受兩個(gè)string參數(shù)的operator+運(yùn)算符(簡(jiǎn)化版本)：
string operator+(const string& lhs, const string& rhs); string operator+(string&& lhs, const string& rhs); string operator+(const string& lhs, string&& rhs); string operator+(string&& lhs, string&& rhs); 重用其中一個(gè)右值引用參數(shù)的內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)方式和移動(dòng)賦值運(yùn)算符一致。
1.7 關(guān)系運(yùn)算符
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C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中一個(gè)方便的<utility>頭文件，它包含幾個(gè)輔助函數(shù)和類，還在std::rel_ops命名空間中給關(guān)系運(yùn)算符包含如下函數(shù)模板：
template<class T> bool operator!=(const T& a, const T& b); //需要operator== template<class T> bool operator>(const T& a, const T& b); //需要operator< template<class T> bool operator<=(const T& a, const T& b); //需要operator< template<class T> bool operator>=(const T& a, const T& b); //需要operator< -
這些函數(shù)模板根據(jù)==和<運(yùn)算符給任意類定義了運(yùn)算符!=、>、<=和>=。如果在類中實(shí)現(xiàn)operator==和operator<，就會(huì)通過(guò)這些模板自動(dòng)獲得其他關(guān)系運(yùn)算符。只要添加
#include <utility>和下面的using聲明，就可以將這些運(yùn)算符用于自己的類：using std::rel_ops::operator!=; using std::rel_ops::operator>; using std::rel_ops::operator>=; using std::rel_ops::operator<=;
2. 重載算術(shù)運(yùn)算符
- 本節(jié)主要講如何重載其他算術(shù)運(yùn)算符的相關(guān)方法。
2.1 重載一元負(fù)號(hào)和一元正號(hào)
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C++有幾個(gè)一元算術(shù)運(yùn)算符，其中包括一元負(fù)號(hào)和一元正號(hào)。下面列出一些使用int的運(yùn)算符例子：
int i, j = 4; i = -j; //一元負(fù)號(hào) j = +i; //一元正號(hào) j = +(-i); //對(duì)i做一元負(fù)號(hào)產(chǎn)生的結(jié)果再做一元正號(hào)運(yùn)算 j = -(-i); //對(duì)i做一元負(fù)號(hào)產(chǎn)生的結(jié)果再做一元負(fù)號(hào)運(yùn)算 一元負(fù)號(hào)運(yùn)算符對(duì)其操作數(shù)取反，而一元正號(hào)運(yùn)算符直接返回操作數(shù)。注意，可以對(duì)一元正號(hào)或一元負(fù)號(hào)產(chǎn)生的結(jié)果應(yīng)用一元正號(hào)或一元負(fù)號(hào)。這些運(yùn)算符不改變調(diào)用它們的對(duì)象，所以應(yīng)該把它們標(biāo)記為const。
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下面的例子把一元operator-運(yùn)算符重載為SpreadsheetCell類的成員函數(shù)。一元正號(hào)通常是恒等運(yùn)算，因此這個(gè)類沒(méi)有重載這個(gè)運(yùn)算符：
SpreadsheetCell SpreadsheetCell::operator-() const { SpreadsheetCell newCell(*this); newCell.set(-mValue); //調(diào)用set方法去更新mValue和mString return newCell; } operator-沒(méi)有修改操作數(shù)，因此這個(gè)方法必須構(gòu)造一個(gè)帶有相反值的新SpreadsheetCell，并返回這個(gè)對(duì)象的副本。因此，這個(gè)運(yùn)算符不能返回引用。
2.2 重載遞增和遞減運(yùn)算符
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可以采用4種方法給一個(gè)變量增加1：
i = i + 1; i += 1; ++i; i++; 后兩種稱為遞增運(yùn)算符。第一種形式是前綴遞增，這個(gè)操作將變量的值增加1，然后返回增加后的新值，供表達(dá)式的其他部分使用。第二種形式是后綴遞增，返回舊的(沒(méi)有增加的)值，供表達(dá)式其他部分使用。遞減運(yùn)算符的功能類似。
operator++和operator--的雙重意義(前綴和后綴)給重載帶來(lái)了問(wèn)題。例如，編寫(xiě)重載的operator++時(shí)，怎么表示重載的是前綴版本還是后綴版本？C++引入了一個(gè)方法來(lái)區(qū)分：前綴的operator++和operator--不接受參數(shù)，而后綴的版本需要接受一個(gè)不用的int類型參數(shù)。
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如果要為SpreadsheetCell類重載這些運(yùn)算符，原型如下所示：
SpreadsheetCell& operator++(); //前綴(prefix) SpreadsheetCell operator++(int); //后綴(postfix) SpreadsheetCell& operator--(); //前綴(prefix) SpreadsheetCell operator--(int); //后綴(postfix) 前綴形式的結(jié)果值和操作數(shù)的最終值一致，因此前綴遞增和前綴遞減返回被調(diào)用對(duì)象的引用。然而后綴版本的遞增操作和遞減操作返回的結(jié)果值和操作數(shù)的最終值不同，因此不能返回引用。
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下面是operator++運(yùn)算符的實(shí)現(xiàn)：
SpreadsheetCell& SpreadsheetCell::operator++() { set(mValue + 1); return *this; } SpreadsheetCell SpreadsheetCell::operator++(int) { SpreadsheetCell oldCell(*this); //在遞增之前保存當(dāng)前值的值 set(mValue + 1); //把值加1(遞增) return oldCell; //返回之前保存過(guò)的原來(lái)的值 } -
operator--的實(shí)現(xiàn)幾乎和遞增的相同，我們通過(guò)遞增和遞減來(lái)操作SpreadsheetCell對(duì)象：
SpreadsheetCell c1(4); SpreadsheetCell c2(4); c1++; ++c2; 遞增和遞減還能應(yīng)用于指針。當(dāng)編寫(xiě)的類是智能指針或迭代器時(shí)，可以重載operator++和operator--，以提供指針的遞增和遞減操作。
3. 重載按位運(yùn)算符和二元邏輯運(yùn)算符
按位運(yùn)算符和算術(shù)運(yùn)算符類似，簡(jiǎn)寫(xiě)的按位運(yùn)算符也和簡(jiǎn)寫(xiě)的算術(shù)運(yùn)算符類似。在表1-1中已經(jīng)展示了示例原型。
邏輯運(yùn)算符要困難一些。建議不重載&&和||。這些運(yùn)算符并不應(yīng)用于單個(gè)類型：而是整合布爾表達(dá)式的結(jié)果。此外，重載這些運(yùn)算符會(huì)失去短路求值，原因是在將運(yùn)算符左側(cè)和右側(cè)的值綁定至重載的&&和||運(yùn)算符之前，必須對(duì)運(yùn)算符的左側(cè)和右側(cè)進(jìn)行求值。因此，一般對(duì)特定的類型重載這些運(yùn)算符都沒(méi)有意義。
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下面來(lái)講解下短路求值的概念：在C++中短路求值有邏輯與(&&)和邏輯或(||)。
(1). 邏輯與的短路
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首先看如下代碼：
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 1; cout << "a = " << a << endl; false && (a=3); cout << "a = " << a << endl; } -
運(yùn)行結(jié)果如下：
a = 1 a = 1 -
邏輯或的表現(xiàn)形式如下：
expression1 && exexpression2 -
這里用到了邏輯與，由于邏輯與的短路，expression1為false，則后面的expression2(即：(a=3))不再求值，整個(gè)表達(dá)式的結(jié)果為false，所以a的值仍為1，沒(méi)有改變。
(2). 邏輯或的短路
-
首先看如下代碼：
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 1; cout << "a = " << a << endl; true || (a=0); cout << "a = " << a << endl; } -
運(yùn)行結(jié)果如下：
a = 1 a = 1 -
邏輯或的表現(xiàn)形式如下：
expression1 || exexpression2 -
這里用到了邏輯或，由于邏輯或的短路，expression1為true，則后面的expression2(即：(a=0))不再求值，整個(gè)表達(dá)式的結(jié)果為true，所以a的值仍為1，沒(méi)有改變。
(3). 應(yīng)用舉例
如何不用if語(yǔ)句，不用匯編使得兩個(gè)數(shù)之積總是小于等于255?
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比如可以用簡(jiǎn)單的條件表達(dá)式：
result = ((a*b) > 255) ? 255 : (a*b); -
也可以用邏輯或的短路來(lái)解：
bool btmp = ((result = a*b) < 255) || (result = 255); -
同時(shí)也可以用邏輯與的短路來(lái)解：
bool btmp = ((result = a*b) >= 255) && (result = 255);
4. 重載插入運(yùn)算符和提取運(yùn)算符
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在C++中，不僅算術(shù)操作需要使用運(yùn)算符，從流中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)都可以使用運(yùn)算符。例如，向cout寫(xiě)入int和string時(shí)使用插入運(yùn)算符<<：
int number = 10; cout << "The number is " << number << endl; -
從流中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，使用提取運(yùn)算符>>：
int number; string str; cin >> nubmer >> str; -
還可以為自己定義的類編寫(xiě)合適的插入和提取運(yùn)算符，從而可按以下方式進(jìn)行讀寫(xiě)：
SpreadsheetCell myCell, anotherCell, aThirdCell; cin >> myCell >> anotherCell >> aThirdCell; cout << myCell << " " << anotherCell << " " << aThirdCell << endl; 在編寫(xiě)插入和提取運(yùn)算符之前，需要決定如何將自定義的類向流輸出，以及如何從流中提取自定義的類。在上面的例子中，
SpreadsheetCell將讀取和寫(xiě)入字符串。-
插入和提取運(yùn)算符左側(cè)的對(duì)象是
istream和ostream(例如cin和cout)，而不是SpreadsheetCell對(duì)象。由于不能向istream或ostream類添加方法，因此應(yīng)該將插入和提取運(yùn)算符寫(xiě)為SpreadsheetCell類的全局friend函數(shù)。這些函數(shù)在SpreadsheetCell類中的聲明如下所示：class SpreadsheetCell { public: //省略…… friend std::ostream& operator<<(std::ostream& ostr, const SpreadsheetCell& cell); friend std::istream& operator>>(std::istream& istr, SpreadsheetCell& cell); //省略…… }; 將插入運(yùn)算符的第一個(gè)參數(shù)設(shè)置為ostream的引用，這個(gè)運(yùn)算符就能夠應(yīng)用于文件輸出流、字符串輸出流、cout、cerr和clog等。與此同時(shí)，將提取運(yùn)算符的第一個(gè)參數(shù)設(shè)置為istream的引用，這個(gè)運(yùn)算符就能應(yīng)用于文件輸入流、字符串輸入流和cin。
operator<<和operator>>的第二個(gè)參數(shù)是對(duì)要寫(xiě)入或讀取的SpreadsheetCell對(duì)象的引用。插入運(yùn)算符不會(huì)修改寫(xiě)入的SpreadsheetCell，因此這個(gè)引用可以是const。然而提取運(yùn)算符會(huì)修改SpreadsheetCell對(duì)象，因此要求這個(gè)參數(shù)為非const引用。
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兩個(gè)運(yùn)算符返回的都是第一個(gè)參數(shù)傳入的流的引用，所以這個(gè)運(yùn)算符可以嵌套。記住，這個(gè)運(yùn)算符的語(yǔ)法實(shí)際上是顯示調(diào)用全局operator>>函數(shù)或operator<<函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)形式。例如下面這一行代碼：
cin >> myCell >> anotherCell >> aThirdCell; -
實(shí)際上是這一行的簡(jiǎn)寫(xiě)形式：
operator>>(operator>>(operator>>(cin, myCell), anotherCell), aThirdCell); 從中可以看出，第一次調(diào)用operator>>的返回值作下一次調(diào)用的輸入值。因此必須返回流的引用，結(jié)果才能可以用于下一次嵌套的調(diào)用。否則嵌套調(diào)用無(wú)法編譯。
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下面是SpreadsheetCell類的operator<<和operator>>的實(shí)現(xiàn)：
ostream& operator<<(ostream& ostr, const SpreadsheetCell& cell) { ostr << cell.mString; return ostr; } istream& operator>>(istream& istr, SpreadsheetCell& cell) { string strTemp; istr >> strTemp; cell.set(strTemp); return istr; } 這些函數(shù)中最棘手的部分是為了正確配置mValue的值，operator>>必須調(diào)用SpreadsheetCell的set()方法，而不是直接設(shè)置mString。
