操作符重载之输出操作符（C++）

操作符重载 之 输出操作符"<<"（C++）

• 问题背景
• 技术推演
• 解决方案
• 总结

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本文阅读结构如下表：

项目	下属项目	测试用例数量
问题背景	无	0
技术推演	无	2
解决方案	无	2
总结	无	0

问题背景

在C++中，我们自己定义了一个类，但我们却不能用cout来直接输出这个自定义类的具体对象。你可以试一试，编译器会报错的，这主要是因为编译器不知道该按照什么方式来输出你自定义的类。
那我们就想用cout来直接输出呢？怎么办呢？哈哈，我们有利器——操作符重载！这样我们就可以规定输出方式，有了规则，编译器看到我们的这个类的对象就知道怎么输出了。

技术推演¹

首先我们要承认的是，C++是把操作符重载用函数来实现的。²

比如我们要实现下面的自定义类A的对象的加法，该怎么做呢？自然能够想到的，就是用函数来把对象中的每个成员变量做加法，参考以下代码：

#include"iostream"
using namespace std;

class A{
public:
	A(int a = 0, int b = 0)//使用默认参数，这样既是有参构造函数，也是默认构造函数
	{
		this->a = a;
		this->b = b;
	}
public://为了方便起见，设置为public
	int a;
	int b;
};

A addA(A &A1,A &A2)//实现对象加法的函数
{
	A tmp;
	tmp.a = A1.a + A2.a;
	tmp.b = A1.b + A2.b;
	return tmp;
}

void main()
{
	A a1(1, 2), a2(3, 4);
	A a3 = addA(a1, a2);//用函数来做对象的加法
	cout << "a" << a3.a << " b" << a3.b << endl;
	system("pause");
}

接下来我们看看操作符重载是怎么用函数实现的：

#include"iostream"
using namespace std;

class A{
public:
	A(int a = 0, int b = 0)//使用默认参数，这样既是有参构造函数，也是默认构造函数
	{
		this->a = a;
		this->b = b;
	}
public://为了方便起见，设置为public
	int a;
	int b;
};

A operator+(A &A1,A &A2)//操作符重载
{
	A tmp;//这里会调用默认构造函数
	tmp.a = A1.a + A2.a;
	tmp.b = A1.b + A2.b;
	return tmp;
}

void main()
{
	A a1(1, 2), a2(3, 4);
	A a4 = operator+(a1, a2);
	A a5 = a1 + a2;
	cout << "a" << a4.a << " b" << a4.b << endl;
	cout << "a" << a5.a << " b" << a5.b << endl;
	system("pause");
}

上面代码中是用全局函数来实现操作符重载，事实上这并不是正规写法，但为了方便理解，正不正规姑且不论。在main函数中，我们可以看到语句“A a4 = operator+(a1, a2);”和语句“A a5 = a1 + a2;”的效果都是一样的。
因此我们可以推测，C++编译器在看到自定义类型在做加法时，也就是看到+号，它会自动的调用重载函数，把左操作对象（+号左边的对象）和右操作对象（+号右边的对象）分别传入重载函数。这样一来，我们就知道C++确实是把操作符重载用函数来实现的。

解决方案

思路：根据以上的技术推演，我们可以同样的应用在“<<”操作符上，那么这个操作符重载的话，需要什么参数呢？毫无疑问，我们自定义类型的对象的参数需要传进去。
我们先看看以下代码：

#include"iostream"
using namespace std;

void main()
{
	int a = 10;
	char *b = "hello, world";
	cout << a;
	cout << b;
	system("pause");
}

可以看到，基础的类型（也就是int和字符串指针类型）作为了参数，但还有一个参数，看来看去，就只有cout了=-=，哈哈，想不到吧，cout竟然也是一个参数。
其实如果我们右键查看一下cout，就能看到下面图片中的内容

看到了吧，cout前面带着一个类型说明符“ostream”，即cout也是一个类的对象。
这样我们就知道重载"<<"需要哪些参数了：一个是ostream类型的对象，还有一个就是我们自定义类型A的对象。
下面我们就来实现它！
参考以下代码：

#include"iostream"
using namespace std;

class A{
public:
	A(int a = 0, int b = 0)//使用默认参数，这样既是有参构造函数，也是默认构造函数
	{
		this->a = a;
		this->b = b;
	}
public://为了方便起见，设置为public
	int a;
	int b;
};

void operator<<(ostream &out,A &a1)//操作符重载
{
	out << "a" << a1.a << " b" << a1.b << endl;//这里直接用out
}

void main()
{
	A a1(1, 2), a2(3, 4);
	cout<<a1;
	cout<<a2;
	system("pause");
}

总结

事实上以上代码均不是正规写法，正规写法链接将在以后给出。
最后引用王保明先生的一句话来给本文做总结：“结论倍简单的：首先我们要承认一件事，C++中操作符的重载是用函数来实现的”。

如果本文对你有帮助，不如请我一罐可乐吧 🍼

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1. 基于王保明先生的技术推演，王老师讲课真的很不错！ ↩︎

2. 结论基于王保明先生的讲课内容. ↩︎