《比较运算符重载》课件

比较运算符重载什么是运算符重载？运算符重载目的允许你为自定义数据类型定义现有运算符的含义例如，可以为自定义的复数类型定义+运算符，使其能够进行复数加法运算为什么需要重载比较运算符？1对自定义类型进行比较，例如2在容器中对自定义类型进行排判断两个复数是否相等、大小序、查找或过滤比较中的运算符重载C++概念语法示例通过编写特定的函数来定义自定义类使用关键字operator后接运算符符例如，定义一个名为MyClass的类型上运算符的行为号来定义重载函数的+运算符重载函数MyClass operator+constMyClass other;哪些运算符可以重载？可重载运算符不可重载运算符大多数运算符都可以重载，包括算术运算符、关系运算符、位运少数运算符是不可重载的，例如`::`作用域解析符、`.*`成员算符、赋值运算符等指针访问和`sizeof`大小运算符比较运算符==,!=,,,=,=判断两个对象是否相等判断两个对象是否不相等判断第一个对象是否大于第二判断第一个对象是否小于第二个对象个对象判断第一个对象是否大于等于判断第一个对象是否小于等于第二个对象第二个对象比较运算符重载的语法2函数名使用`operator`关键字后接运算符符号返回类型1通常为`bool`类型，表示比较结果为真或假参数通常为`const`引用，避免不必要的对象拷贝3返回值类型bool返回值类型示例比较运算符重载函数的返回值类型通常为`bool`，表示比较结果bool operator==const MyClassother const;为真或假bool operator!=const MyClassother const;参数类型引用const引用参数1使用引用类型作为参数，避免不必要的对象拷贝，提高效率const修饰2使用`const`修饰参数，防止参数在函数内部被修改关键字的使用constconst关键字用于声明常量，确保数据不会被意外修改提高代码安全性应用场景用于函数参数、函数返回值、成员变量的声明，以及防止对象被修改示例在比较运算符重载函数中使用`const`引用参数，以确保参数不会被修改成员函数重载成员函数重载将重载函数定义为类的成员函数，第一个参数隐式地表示当前对象示例class MyClass{public:bool operator==const MyClassother const;};优势可以访问类的私有成员，方便比较操作友元函数重载示例class MyClass{2friend booloperator==const MyClass友元函数重载1lhs,const MyClassrhs;将重载函数定义为类的友元函数，可以};访问类的私有成员优势3可以进行对称性比较，例如`a==b`和`b==a`成员函数友元函数vs成员函数1访问私有成员方便，但只能进行非对称性比较友元函数2可以进行对称性比较，但需要声明为友元函数何时使用成员函数？非对称性比较1如果比较操作只需要访问当前对象的数据成员，可以使用成员函数示例2判断一个复数是否为零，只需要访问复数的实部和虚部何时使用友元函数？对称性比较如果比较操作需要访问两个对象的数据成员，可以使用友元函数示例判断两个复数是否相等，需要访问两个复数的实部和虚部运算符重载示例==运算符重载示例!=使用`!`运算符通过`!`运算符反转`==`运算符的结果运算符重载示例运算符重载示例123成员函数友元函数自定义规则运算符重载示例=比较操作代码示例判断第一个对象是否大于等于第二个对象bool operator=const MyClassother const{return*thisother||*this==other;}运算符重载示例=类似于`=`运算符，可以调用``和`==`运算符进行比较需要注意的是，如果``和`==`运算符已经重载，则`=`运算符的重载实现应该与它们保持一致运算符重载的注意事项保持运算符语义的一致避免过度重载运算符重载与多态性保持运算符语义的一致性一致性1重载的运算符应该保持与内置类型相同或相似的语义，避免造成误解示例2对于`+`运算符，应该保持其加法的语义，而不是用于其他操作避免过度重载过度重载不要过度重载运算符，避免代码变得难以理解和维护原则只重载那些与自定义类型有明显关联的运算符运算符重载与多态多态性允许不同类型的对象通过相同的接口进行操作，提高代码灵活性和可扩展性运算符重载与多态运算符重载可以与多态一起使用，例如在基类中重载比较运算符，派生类可以继承和重写该运算符虚函数与运算符重载运算符重载虚函数1可以与虚函数一起使用，例如在基类中允许在派生类中重写基类的成员函数，重载比较运算符，并将其声明为虚函2实现多态性数，以便在派生类中重写比较运算符重载的最佳实践使用`const`关键字1确保参数不会被修改返回`bool`类型2符合比较运算符的语义保证对称性3a==b==b==a异常安全4保证运算符重载函数不会抛出异常测试你的运算符重载5编写单元测试用例，验证运算符重载的正确性使用关键字constconst关键字1用于声明常量，确保数据不会被意外修改提高代码安全性应用场景2用于函数参数、函数返回值、成员变量的声明，以及防止对象被修改示例3在比较运算符重载函数中使用`const`引用参数，以确保参数不会被修改返回类型bool返回值类型比较运算符重载函数的返回值类型通常为`bool`，表示比较结果为真或假示例bool operator==constMyClass otherconst;bool operator!=constMyClass otherconst;保证对称性a==b==b==a异常安全异常安全方法指函数在发生异常时不会破坏程序状态，并能恢复到安全状态使用RAII技术，在构造函数中分配资源，并在析构函数中释放资源测试你的运算符重载1编写单元测试用例，验证运算2测试用例应该覆盖各种情况，符重载的正确性包括正常情况、边界情况、异常情况3使用单元测试框架，可以简化测试用例的编写和执行单元测试框架单元测试框架示例提供了一套工具和机制，用于编写、执行和管理单元测试用例Google Test、CppUnit、Boost.Test测试用例设计测试用例设计1根据运算符的定义，设计不同的测试用例，验证其正确性示例2对于`==`运算符，测试用例应该包含相等和不相等的情况重载比较运算符的应用场景自定义数据类型的比较容器中的排序和查找算法中的比较例如，比较两个复数、日期或字符串对在容器中对自定义类型进行排序、查找在算法中使用自定义类型进行比较操象或过滤作，例如排序算法、搜索算法自定义数据类型的比较自定义数据类型例如，复数类、日期类、字符串类比较运算符重载定义比较运算符，以便对这些自定义类型进行比较容器中的排序和查找排序2可以使用`std::sort`函数对容器中的元素进行排序，需要重载比较运算符容器1例如，`vector`、`set`、`map`查找可以使用`std::find`函数查找容器中特3定元素，需要重载比较运算符算法中的比较排序算法1例如，冒泡排序、插入排序、快速排序搜索算法2例如，线性搜索、二分搜索比较运算符重载3算法需要使用比较运算符来比较元素的大小，因此需要重载比较运算符示例复数类的比较复数类1定义一个复数类，包含实部和虚部比较运算符重载2重载`==`、`!=`、``、``、`=`、`=`运算符，以比较两个复数示例字符串类的比较字符串类定义一个字符串类，包含字符串内容比较运算符重载重载`==`、`!=`、``、``、`=`、`=`运算符，以比较两个字符串示例日期类的比较年月日常见错误及解决方案编译错误运行时错误逻辑错误通常是由于语法错误导致的，例如重载函通常是由于逻辑错误导致的，例如比较规通常是由于对运算符重载的理解不到位，数签名错误则不正确导致逻辑错误运算符重载的陷阱1重载运算符可能导致代码变得2过度重载运算符可能会导致意难以理解和维护想不到的行为3运算符重载可能与其他语言特性发生冲突编译错误编译错误解决方案编译器无法编译代码，通常是由于语法错误检查代码语法，确保重载函数签名正确运行时错误运行时错误1程序在运行时发生错误，通常是由于逻辑错误解决方案2使用调试器跟踪代码执行流程，找出错误原因逻辑错误逻辑错误解决方案代码逻辑错误，导致程序行为不符合预期仔细检查代码逻辑，确保运算符重载的实现符合预期如何调试运算符重载使用调试器使用调试器跟踪代码执行流程，找出错误原因打印调试信息在代码中添加打印语句，输出变量的值，帮助定位错误代码审查让其他人审查代码，发现潜在的错误使用调试器调试器功能1例如，GDB、Visual Studio设置断点、单步执行代码、查看变量的2Debugger值打印调试信息打印语句1使用`std::cout`或其他输出流打印变量的值示例2在比较运算符重载函数中，打印两个对象的属性值，以方便调试代码审查代码审查1让其他人审查代码，发现潜在的错误方法2同行审查、代码走查运算符重载的性能考量避免不必要的对象拷贝使用引用类型作为参数，避免不必要的对象拷贝使用内联函数将运算符重载函数声明为内联函数，提高执行效率优化比较算法选择合适的比较算法，例如使用二分搜索优化查找操作避免不必要的对象拷贝使用内联函数内联函数将函数代码直接插入调用处，避免函数调用开销优化比较算法使用二分搜索优化查找操作，提高效率使用更快的排序算法，例如快速排序、归并排序总结比较运算符重载的关键点保持运算符语义一致性避免过度重载使用const关键字返回bool类型保证对称性异常安全编写单元测试用例运算符重载的意义代码可读性1使代码更易读，更自然，更易于理解代码可维护性2提高代码的可维护性，使代码更易于修改和扩展代码效率3提高代码执行效率，例如避免不必要的对象拷贝运算符重载的原则一致性原则保持与内置类型的语义一致性安全性原则使用`const`关键字，保证参数不会被修改效率原则避免不必要的对象拷贝，使用内联函数运算符重载的技巧使用友元函数方便进行对称性比较使用`const`引用参数避免不必要的对象拷贝编写单元测试用例验证运算符重载的正确性问答环节QA问题解答请提出关于比较运算符重载的任何问题我们将尽力解答你的问题，并分享更多实践经验课后练习1定义一个名为`Point`的类，包含2重载比较运算符，以便对`Point`对3编写单元测试用例，验证比较运算`x`和`y`坐标象进行比较符的正确性。