C++重載箭頭操作符的理解

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今天看《C++ Primer》的成員訪問操作符。看重載箭頭操作符部分,剛開始有點迷茫,看了兩遍總算有點理解,把心得寫在這,與各位分享,如果有錯誤歡迎指正。
箭頭操作符(->)的通常用法是,使用一個類對象的指針來調用該指針所指對象的成員。左操作數爲對象指針,右操作數爲該對象的成員。定義重載箭頭操作符之後看起來就有點特別,可以用類對象的指針來調用,也可以用類對象直接調用。
重載箭頭操作符,首先重載箭頭操作符必須定義爲類成員函數。
箭頭操作符可能看起來是二元操作符:接受一個對象和一個成員名,對對象解引用以獲取成員。其實箭頭操作符是一元操作符,沒有顯示形參(而且是類成員,唯一隱式形參是this)。->的右操作數不是表達式,而是對應類成員的一個標識符,由編譯器處理獲取成員工作(編譯器對重載箭頭操作符所做的事情,比其它重載操作符要多,這裏也正是複雜的地方)。
下面這一段是《C++ Primer》重載箭頭操作符的內容。

----------------------------------------華麗分割線----------------------------------------
重載箭頭操作符
箭頭操作符與衆不同。它可能表現得像二元操作符一樣:接受一個對象和一個成員名。對對象解引用以獲取成員。不管外表如何,箭頭操作符不接受顯式形參。
這裏沒有第二個形參,因爲 -> 的右操作數不是表達式,相反,是對應着類成員的一個標識符。沒有明顯可行的途徑將一個標識符作爲形參傳遞給函數,相反,由編譯器處理獲取成員的工作。

當這樣編寫時:
     point->action();

由於優先級規則,它實際等價於編寫:
     (point->action)();
換句話說,我們想要調用的是對 point->action 求值的結果。編譯器這樣對該代碼進行求值:

1.如果 point 是一個指針,指向具有名爲 action 的成員的類對象,則編譯器將代碼編譯爲調用該對象的 action 成員。

2.否則,如果 point(注:中文版誤寫爲action) 是定義了 operator-> 操作符的類的一個對象,則 point->action 與 point.operator->()->action 相同。即,執行 point 的 operator->(),然後使用該結果重複這三步。

3.否則,代碼出錯。

對重載箭頭的返回值的約束
重載箭頭操作符必須返回指向類類型的指針,或者返回定義了自己的箭頭操作符的類類型對象。

如果返回類型是指針,則內置箭頭操作符可用於該指針,編譯器對該指針解引用並從結果對象獲取指定成員。如果被指向的類型沒有定義那個成員,則編譯器產生一個錯誤。
如果返回類型是類類型的其他對象(或是這種對象的引用),則將遞歸應用該操作符。編譯器檢查返回對象所屬類型是否具有成員箭頭,如果有,就應用那個操作符;否則,編譯器產生一個錯誤。這個過程繼續下去,直到返回一個指向帶有指定成員的的對象的指針,或者返回某些其他值,在後一種情況下,代碼出錯。

----------------------------------------華麗分割線----------------------------------------
如果上面分割線之間的內容看懂了,下面的也就不用看了哈。
根據理解,定義了3個類,C包含B,B包含A。A、B、C都定義了一個action的成員函數。B和C都重載箭頭操作符,不同的是B的重載箭頭操作符返回的是A類對象的指針,而C的重載箭頭操作符返回的是B類對象。

#include <iostream>   
using namespace std;   
  
class A{   
public:   
    
void action(){   
        cout 
<< "Action in class A!" << endl;   
    }
   
}
;   
  
class B{   
    A a;   
public:   
    A
* operator->(){   
        
return &a;   
    }
   
    
void action(){   
        cout 
<< "Action in class B!" << endl;   
    }
   
}
;   
  
class C{   
    B b;   
public:   
    B 
operator->(){   
        
return b;   
    }
   
    
void action(){   
        cout 
<< "Action in class C!" << endl;   
    }
   
}
;   
  
int main(int argc, char *argv[])   
{   
    C
* pc = new C;   
    pc
->action();   
    C c;   
    c
->action();    
    getchar();   
    
return 0;   
}
  


上面代碼輸出結果是:
Action in class C!
Action in class A!

其中的代碼
C* pc = new C;
pc->action();
輸出的結果是
Action in class C!
這個結果比較好理解,pc是類對象指針,此時的箭頭操作符使用的是內置含義,對pc解引用然後調用對象的成員函數action。

而下面的代碼
C c;
c->action();

輸出的結果是
Action in class A!
其實c->action();的含義與c.operator->().operator->()->action();相同。

c是對象,c後面的箭頭操作符使用的是重載箭頭操作符,即調用類C的operator->()成員函數。此時返回的是類B的對象,所以調用類B的operator->()成員函數,B的operator->()返回的是指針,所以現在可以使用內置箭頭操作符了。對B的operator->()返回的指針進行解引用,然後調用解引用後的對象的成員函數action,此時調用的就是類A的action()。這裏存在一個遞歸調用operator->()的過程,最後再使用一次內置含義的箭頭操作符。


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