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C++运算符重载友元函数的用法和示例

2023-07-05 01:22:30 深夜i -- --

C++ 运算符重载友元函数用法示例

C++中，运算符重载是一种非常有用的功能，它可以让我们自定义类的运算符行为，使其更符合实际需求。而友元函数则允许我们在类中使用非成员函数，并访问其私有成员。在某些情况下，结合使用运算符重载和友元函数，可以让我们更准确地控制类的行为。下面，我们将介绍C++运算符重载友元函数的用法和示例。

在C++中，运算符可以被重载为类的成员函数或非成员函数。如果将运算符重载为成员函数，则必须使用类的成员来调用该运算符。如果将运算符重载为非成员函数，则可以直接使用运算符来调用该函数。当然，在某些情况下，我们需要使用友元函数来重载运算符。比如，在某些运算符重载场景中，需要访问类的私有成员，此时就可以使用友元函数来实现。

下面是一个示例，我们将使用友元函数和运算符重载来定义一个表示二维向量的类Vector2D，具体实现如下：


class Vector2D {
public:
  Vector2D(double x = 0, double y = 0) : m_x(x), m_y(y) {}
  friend Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2);
  friend Vector2D operator-(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2);
  friend Vector2D operator*(const Vector2D& v, double d);
  friend Vector2D operator*(double d, const Vector2D& v);
private:
  double m_x;
  double m_y;
};
Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) {
  return Vector2D(v1.m_x + v2.m_x, v1.m_y + v2.m_y);
}
Vector2D operator-(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) {
  return Vector2D(v1.m_x - v2.m_x, v1.m_y - v2.m_y);
}
Vector2D operator*(const Vector2D& v, double d) {
  return Vector2D(v.m_x * d, v.m_y * d);
}
Vector2D operator*(double d, const Vector2D& v) {
  return v * d;
}

在上述代码中，我们定义了一个二维向量类Vector2D，并用友元函数重载了加、减、乘法运算符。其中，加、减法运算符的重载方式非常类似，都是以两个Vector2D对象为参数，返回一个新的Vector2D对象；乘法运算符的重载方式，以一个Vector2D对象和一个double类型数值为参数，返回一个新的Vector2D对象。

在重载运算符时，我们使用了友元函数，这样才能访问类的私有成员m_x和m_y。同时，我们将友元函数定义在类的外部，表明它不是Vector2D的成员函数。

可以使用以下代码来测试我们定义的Vector2D类及其运算符重载：


int main() {
  Vector2D v1(1, 2);
  Vector2D v2(3, 4);
  Vector2D v3 = v1 + v2;
  Vector2D v4 = v1 - v2;
  Vector2D v5 = v1 * 2.0;
  Vector2D v6 = 2.0 * v2;
  return 0;
}

在main函数中，我们定义了两个Vector2D对象v1和v2，并使用它们来测试加、减、乘法运算符重载的效果。可以看到，与普通的加、减、乘法运算符不同的是，我们使用了Vector2D类的对象来调用这些运算符。

总结来说，运算符重载友元函数可以让我们更好地控制类的行为，在某些情况下可以访问类的私有成员。使用C++的运算符重载和友元函数功能，可以让开发者自定义类的行为，满足更多不同的业务需求。

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