运算符重载典例:Vector-维克多

  我们在上一节介绍了关于重载和友元的概念和用法!这篇文章重点介绍运算符重载的一些实例。
  上篇我们已经说了,运算符重载相当于赋予运算符”拓展功能”。所以并不局限于“加减乘除”等。我们在C++中,使用打印函数时,常常用count<<来表示,但我们也知道<<,也可以表示“移位”!这里其实就是对<<做了“运算符重载”!我们也知道,当要输出类Time对象coding的hours,minutes值时,我们必须写成这样:

void Time::Show() const
{
    std::cout << hours << " hours, " << minutes << " minutes";
}
coding.Show();

但我们有没有一种办法,直接输出

cout<<coding

以表示我们输出的是coding的变量呢?
所以可以在类里定义下面的函数:
void operator<<(ostream & os)
但是我们知道的是:运算符左边必须是成员对象,即理论上我们必须写为:

coding<<cout

然而显然,这种写法是别扭的!
所以这里祭出我们的

friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Time & t);
std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Time & t)
{
    os << t.hours << " hours, " << t.minutes << " minutes";
    return os; 
}

从而,我们可以这样使用

 cout << aida<<"; " << tosca << endl;

这是第一个例子!我们接下来介绍与标题相符的例子:向量的运算
向量的运算
  我们都知道当我们计算向量A+向量B时,其实并不是直接x相加,因为我们要考虑一个向量的长度和角度,所以我们通常先算出它的垂直和水平分量,然后再直接想加!也就是说这里的“+”号,已经超出了“程序”所能解释的计算细节,所以对于向量的计算,我们有必要拓展一下“+”号的功能!为了能够更好的拓展程序思想,我们举个实例:在C++ primer plus中,称之为“醉汉问题!即醉汉在路灯下以固定步长随机向四周游走,问多少步后离路灯50米!这里很显然涉及“向量”的运算问题,当然我们也可以设计成随机步长,但这并没有什么实质性的不同,仅仅”固定步长+随机方向”就已经能说明问题了!
如上面所说,我们计算向量的加法,实际上是先换算成“垂直分量”和“竖直分量”!所以我们很容易的想到下面的方法!

void Vector::set_x()
    {
        x = mag * cos(ang);
    }

// set y from polar coordinate
void Vector::set_y()
    {
        y = mag * sin(ang);
    }
Vector::Vector()             // default constructor
    {
        x = y = mag = ang = 0.0;
        mode = RECT;
    }

    // construct vector from rectangular coordinates if form is r
    // (the default) or else from polar coordinates if form is p
Vector::Vector(double n1, double n2, Mode form)
    {
        mode = form;
        if (form == RECT)
         {
             x = n1;
             y = n2;
             set_mag();
             set_ang();
        }
        else if (form == POL)
        {
             mag = n1;
             ang = n2 / Rad_to_deg;
             set_x();
             set_y();
        }
        else
        {
             cout << "Incorrect 3rd argument to Vector() -- ";
             cout << "vector set to 0\n";
             x = y = mag = ang = 0.0;
             mode = RECT;
        }
    }

注意,程序为了适应不同的输入规则,设定了一个状态量:mode
这只是拓展功能,对我们理解“运算符重载”没有关联,但事实上,我们仍需要掌握这种“状态量”的使用方法!
这样我们运算符重载的函数方法可以写成这样

 Vector Vector::operator+(const Vector & b) const
    {
        return Vector(x + b.x, y + b.y);
    }

    // subtract Vector b from a
    Vector Vector::operator-(const Vector & b) const
    {
        return Vector(x - b.x, y - b.y);
    }

    // reverse sign of Vector
    Vector Vector::operator-() const
    {
        return Vector(-x, -y);
    }

    // multiply vector by n
    Vector Vector::operator*(double n) const
    {
        return Vector(n * x, n * y);
    }

    // friend methods
    // multiply n by Vector a
    Vector operator*(double n, const Vector & a)
    {
        return a * n;
    }

    // display rectangular coordinates if mode is RECT,
    // else display polar coordinates if mode is POL
    std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Vector & v)
    {
        if (v.mode == Vector::RECT)
             os << "(x,y) = (" << v.x << ", " << v.y << ")";
        else if (v.mode == Vector::POL)
        {
             os << "(m,a) = (" << v.mag << ", "
                 << v.ang * Rad_to_deg << ")";
        }
        else
             os << "Vector object mode is invalid";
        return os; 
    }

完整的程序请查看我上传的c++ primer plus 源码第11章,vector.cpp
建议仔细阅读并理解其中的逻辑关系,以及运算符重载在此类问题中发挥的作用!

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