友元函数实现运算符重载

时间: 2023-06-16 10:07:53 浏览: 45
在 C++ 中,运算符重载可以通过成员函数或者友元函数来实现。如果我们想要实现一个非成员函数的运算符重载,就需要使用友元函数。 友元函数是在类定义中声明的非成员函数,它可以访问该类的私有成员和保护成员。通过将运算符重载函数声明为该类的友元函数,我们可以在运算符重载函数中直接访问该类的私有成员和保护成员。 下面是一个例子,演示如何通过友元函数实现运算符重载: ```c++ #include <iostream> class Complex { public: Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {} friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2); friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& c); private: double real; double imag; }; Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) { return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag); } std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& c) { os << c.real << "+" << c.imag << "i"; return os; } int main() { Complex c1(1, 2); Complex c2(2, 3); Complex c3 = c1 + c2; std::cout << c3 << std::endl; return 0; } ``` 在上面的例子中,我们定义了一个 `Complex` 类,并通过友元函数实现了 `operator+` 运算符的重载。我们还实现了一个重载了输出运算符 `<<` 的友元函数,以便于输出该类的对象。 在 `operator+` 函数中,我们直接访问了 `Complex` 类的私有成员 `real` 和 `imag`,这是因为该函数是 `Complex` 类的友元函数,可以直接访问该类的私有成员。 最后,在 `main()` 函数中,我们测试了 `operator+` 运算符的重载,并输出了结果。

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C++中的运算符重载可以通过友元函数来实现。友元函数是定义在类外部的普通函数,但是可以访问类的所有私有成员。通过将运算符重载函数声明为类的友元函数,可以使该函数访问类的私有成员。 下面是一个示例代码,演示了如何通过友元函数实现运算符重载: c++ #include <iostream> class Complex { public: Complex(double real = 0.0, double imag = 0.0) : real_(real), imag_(imag) {} double real() const { return real_; } double imag() const { return imag_; } private: double real_; double imag_; friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2); }; Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) { return Complex(c1.real_ + c2.real_, c1.imag_ + c2.imag_); } int main() { Complex c1(1.0, 2.0); Complex c2(3.0, 4.0); Complex c3 = c1 + c2; std::cout << "real: " << c3.real() << ", imag: " << c3.imag() << std::endl; return 0; } 在上面的代码中,我们定义了一个Complex类,包含了两个私有成员变量real_和imag_,表示复数的实部和虚部。我们通过友元函数operator+来实现运算符重载,使得两个Complex对象可以通过"+"运算符相加。在友元函数operator+中,我们可以访问Complex类的私有成员变量real_和imag_,从而实现了运算符重载。 在main函数中,我们创建了两个Complex对象c1和c2,并通过运算符重载将它们相加,最终得到一个新的Complex对象c3。我们可以通过调用c3的real()和imag()方法来获取它的实部和虚部。
好的,我来为您编写一个 Complex 类实现以下功能: 1. 包含两个整数成员变量实部和虚部; 2. 友元函数实现++运算符重载; 3. 成员函数实现﹣﹣运算符重载; 4. 友元函数实现*运算符重载; 5. 实现输入和输出运算符重载。 代码如下: c++ #include <iostream> using namespace std; class Complex { private: int real; // 实部 int imag; // 虚部 public: // 构造函数 Complex(int real = 0, int imag = 0) { this->real = real; this->imag = imag; } // 友元函数实现++运算符重载 friend Complex operator++(Complex &a, int) { Complex old = a; a.real++; a.imag++; return old; } // 成员函数实现﹣﹣运算符重载 Complex operator--() { real--; imag--; return *this; } // 友元函数实现*运算符重载 friend Complex operator*(const Complex &a, const Complex &b) { Complex c; c.real = a.real * b.real - a.imag * b.imag; c.imag = a.real * b.imag + a.imag * b.real; return c; } // 实现输入和输出运算符重载 friend ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c) { out << c.real << "+" << c.imag << "i"; return out; } friend istream& operator>>(istream &in, Complex &c) { cout << "请输入实部和虚部,格式为:实部 虚部" << endl; in >> c.real >> c.imag; return in; } }; int main() { Complex c1, c2; cin >> c1 >> c2; cout << "c1 = " << c1 << endl; cout << "c2 = " << c2 << endl; Complex c3 = c1 * c2; cout << "c1 * c2 = " << c3 << endl; cout << "c1++ = " << c1++ << endl; cout << "--c2 = " << --c2 << endl; return 0; } 您可以在 main() 函数中进行测试,可以自行修改输入输出的值。
友元函数重载运算符可以在类内和类外分别定义。类内定义的方式将会把友元函数的定义嵌入到类的定义中,而类外定义的方式则是在类外单独定义一个函数,将类作为参数传递进去进行运算符重载。 下面是类内定义运算符重载的示例,假设我们有一个Complex类,表示复数: cpp class Complex { public: Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {} Complex operator+(const Complex& other) const; friend Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2); private: double real, imag; }; // 类内定义的运算符重载函数 Complex Complex::operator+(const Complex& other) const { return Complex(real + other.real, imag + other.imag); } 在上述示例中,我们在Complex类内定义了一个重载"+"运算符的函数,它接受一个Complex类型的参数other,返回一个Complex类型的对象。在函数中,我们可以访问Complex类的私有成员real和imag,并进行自定义的相加操作,最终返回一个新的Complex对象。 下面是类外定义运算符重载的示例,我们以-运算符为例: cpp class Complex { public: Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) {} Complex operator+(const Complex& other) const; friend Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2); private: double real, imag; }; // 类外定义的运算符重载函数 Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2) { return Complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag); } 在上述示例中,我们在Complex类外定义了一个重载"-"运算符的函数,它接受两个Complex类型的参数c1和c2,返回一个Complex类型的对象。在函数中,我们可以访问Complex类的私有成员real和imag,并进行自定义的相减操作,最终返回一个新的Complex对象。 需要注意的是,类内定义的运算符重载函数只能访问类的公有和私有成员,而类外定义的友元函数可以访问类的私有成员。因此,如果需要访问类的私有成员,必须使用类外定义的友元函数。
好的,我来解答你的问题。 首先,我们需要定义一个二维数组类,然后重载运算符“+”和“-”。在重载运算符时,我们需要使用友元函数来访问私有成员变量。 以下是一个示例代码: c++ #include <iostream> using namespace std; class Array2D { private: int** data; int row, col; public: Array2D(int r, int c) { row = r; col = c; data = new int*[row]; for (int i = 0; i < row; i++) { data[i] = new int[col]; for (int j = 0; j < col; j++) { data[i][j] = 0; } } } ~Array2D() { for (int i = 0; i < row; i++) { delete[] data[i]; } delete[] data; } int& operator()(int i, int j) { return data[i][j]; } friend Array2D operator+(const Array2D& a, const Array2D& b) { if (a.row != b.row || a.col != b.col) { throw "Error: Array2D size mismatch."; } Array2D result(a.row, a.col); for (int i = 0; i < a.row; i++) { for (int j = 0; j < a.col; j++) { result(i, j) = a.data[i][j] + b.data[i][j]; } } return result; } friend Array2D operator-(const Array2D& a, const Array2D& b) { if (a.row != b.row || a.col != b.col) { throw "Error: Array2D size mismatch."; } Array2D result(a.row, a.col); for (int i = 0; i < a.row; i++) { for (int j = 0; j < a.col; j++) { result(i, j) = a.data[i][j] - b.data[i][j]; } } return result; } void print() { for (int i = 0; i < row; i++) { for (int j = 0; j < col; j++) { cout << data[i][j] << " "; } cout << endl; } } }; int main() { Array2D a(2, 2); Array2D b(2, 2); a(0, 0) = 1; a(0, 1) = 2; a(1, 0) = 3; a(1, 1) = 4; b(0, 0) = 5; b(0, 1) = 6; b(1, 0) = 7; b(1, 1) = 8; cout << "a:" << endl; a.print(); cout << "b:" << endl; b.print(); cout << "a+b:" << endl; Array2D c = a + b; c.print(); cout << "a-b:" << endl; Array2D d = a - b; d.print(); return 0; } 在上面的示例中,我们首先定义了一个二维数组类Array2D,其中包含了私有成员变量data、row和col,以及公有成员函数operator()和print。operator()函数用于访问二维数组中的元素,而print函数用于打印二维数组中的所有元素。 接下来,我们重载了运算符“+”和“-”,并使用了友元函数来访问Array2D类的私有成员变量。在重载运算符时,我们首先检查两个数组的大小是否相同,如果不同则抛出异常。然后,我们创建一个新的Array2D对象,将两个数组对应位置的元素相加或相减,并将结果保存到新的数组中,最后返回该数组。 在主函数中,我们创建了两个二维数组a和b,并对其进行了初始化。然后,我们分别使用重载的运算符“+”和“-”将两个数组相加和相减,并将结果保存到新的数组中,最后打印结果。 希望这个示例代码可以帮助你理解如何使用C++实现友元函数重载运算符。
好的,下面是关于成员函数和友元函数定义运算符重载和虚函数的使用的实验分析或总结。 1. 成员函数和友元函数定义运算符重载 运算符重载是C++语言中的一个强大特性,它允许我们对已有的运算符进行重新定义,以适应自己的需求。C++中的运算符重载可以使用成员函数或者友元函数来实现。 使用成员函数定义运算符重载的语法为: 返回类型 operator 运算符(参数列表) { // 运算符重载的具体实现 } 例如,如果我们想要对“+”运算符进行重载,可以这样写: class Number { public: Number operator+(Number const &obj) { Number result; result.a = a + obj.a; result.b = b + obj.b; return result; } private: int a, b; }; 使用友元函数定义运算符重载的语法为: friend 返回类型 operator 运算符(参数列表); 例如,如果我们想要对“<<”运算符进行重载,可以这样写: class Number { friend ostream& operator<<(ostream& os, const Number& obj); private: int a, b; }; ostream& operator<<(ostream& os, const Number& obj) { os << obj.a << " + i" << obj.b; return os; } 2. 虚函数的使用 虚函数是C++中的一个重要概念,它允许在基类中定义一个函数,在派生类中对该函数进行重新定义,实现多态性。虚函数的使用需要遵循以下几个步骤: (1)在基类中声明虚函数,语法为: virtual 返回类型 函数名(参数列表); (2)在派生类中重新定义虚函数,语法为: 返回类型 函数名(参数列表) { // 派生类对虚函数的具体实现 } 例如,我们可以定义一个基类Shape,包含一个虚函数area(),然后定义两个派生类Circle和Rectangle,分别重新定义area()函数: class Shape { public: virtual double area() = 0; // 纯虚函数 }; class Circle : public Shape { public: Circle(double r) : radius(r) {} double area() { return 3.14 * radius * radius; } private: double radius; }; class Rectangle : public Shape { public: Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {} double area() { return length * width; } private: double length, width; }; 使用虚函数的好处是可以在不同的派生类中实现不同的行为,同时保持基类指针指向派生类对象时的多态性。 以上是关于成员函数和友元函数定义运算符重载和虚函数的使用的实验分析或总结,希望能对您有所帮助。
下面是一个用 C++ 编写的复数类,包含了友元函数的双目运算符重载代码: cpp #include<iostream> using namespace std; class Complex { private: double real; double imag; public: Complex(double r = 0, double i = 0) { real = r; imag = i; } friend Complex operator+ (Complex const &, Complex const &); friend Complex operator- (Complex const &, Complex const &); friend Complex operator* (Complex const &, Complex const &); friend Complex operator/ (Complex const &, Complex const &); void print() { cout << real << " + i" << imag << endl; } }; Complex operator+ (Complex const &c1, Complex const &c2) { return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag); } Complex operator- (Complex const &c1, Complex const &c2) { return Complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag); } Complex operator* (Complex const &c1, Complex const &c2) { return Complex(c1.real*c2.real - c1.imag*c2.imag, c1.real*c2.imag + c1.imag*c2.real); } Complex operator/ (Complex const &c1, Complex const &c2) { double r = c2.real*c2.real + c2.imag*c2.imag; return Complex((c1.real*c2.real + c1.imag*c2.imag) / r, (c1.imag*c2.real - c1.real*c2.imag) / r); } int main() { Complex c1(3, 4), c2(2, 3); Complex c3 = c1 + c2; Complex c4 = c1 - c2; Complex c5 = c1 * c2; Complex c6 = c1 / c2; c3.print(); c4.print(); c5.print(); c6.print(); return 0; } 在上面的代码中,我们使用了 friend 关键字来声明双目运算符重载函数为 Complex 类的友元函数,从而可以访问 Complex 类的私有成员变量 real 和 imag。同时,我们还重载了加、减、乘、除四种运算符,其中加、减、乘、除的运算结果均为复数。最后,我们在 main 函数中测试了这四种运算符的重载效果,输出了运算结果。
好的,我会为您解答。 首先,我们需要定义一个分数类,包含分子和分母两个成员变量。然后,我们可以通过成员函数和友元函数的方式,重载运算符=、+、-、*、/,使其适用于分数运算。 下面是代码示例: c++ #include <iostream> using namespace std; class Fraction { private: int numerator; // 分子 int denominator; // 分母 public: Fraction(int n=0, int d=1) { numerator = n; denominator = d; } Fraction& operator=(const Fraction& f) { numerator = f.numerator; denominator = f.denominator; return *this; } friend Fraction operator+(const Fraction& f1, const Fraction& f2) { int n = f1.numerator * f2.denominator + f2.numerator * f1.denominator; int d = f1.denominator * f2.denominator; return Fraction(n, d); } friend Fraction operator-(const Fraction& f1, const Fraction& f2) { int n = f1.numerator * f2.denominator - f2.numerator * f1.denominator; int d = f1.denominator * f2.denominator; return Fraction(n, d); } friend Fraction operator*(const Fraction& f1, const Fraction& f2) { int n = f1.numerator * f2.numerator; int d = f1.denominator * f2.denominator; return Fraction(n, d); } friend Fraction operator/(const Fraction& f1, const Fraction& f2) { int n = f1.numerator * f2.denominator; int d = f1.denominator * f2.numerator; return Fraction(n, d); } void print() { cout << numerator << "/" << denominator << endl; } }; int main() { Fraction f1(1, 2); Fraction f2(3, 4); Fraction f3 = f1 + f2; Fraction f4 = f1 - f2; Fraction f5 = f1 * f2; Fraction f6 = f1 / f2; f3.print(); // 输出 5/4 f4.print(); // 输出 -1/4 f5.print(); // 输出 3/8 f6.print(); // 输出 2/3 return 0; } 在上面的代码中,我们定义了一个分数类 Fraction,其中重载了运算符=、+、-、*、/。通过友元函数的方式,我们可以方便地访问分数类的私有成员变量,从而实现分数的加减乘除运算。
好的,我来为您解答。下面是具体的实现过程: c++ #include <iostream> using namespace std; //定义复数类 class Complex{ public: Complex(double r=0, double i=0): real(r), imag(i){} //构造函数 Complex operator+(const Complex& c); //重载加法运算符 Complex operator+(const double& r); //重载实数加法运算符 friend Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2); //友元函数重载减法运算符 friend Complex operator-(const Complex& c, const double& r); //友元函数重载实数减法运算符 void display(); //输出函数 private: double real; //实部 double imag; //虚部 }; //成员函数重载加法运算符 Complex Complex::operator+(const Complex& c){ return Complex(this->real+c.real, this->imag+c.imag); } //成员函数重载实数加法运算符 Complex Complex::operator+(const double& r){ return Complex(this->real+r, this->imag); } //友元函数重载减法运算符 Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2){ return Complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag); } //友元函数重载实数减法运算符 Complex operator-(const Complex& c, const double& r){ return Complex(c.real-r, c.imag); } //输出函数 void Complex::display(){ cout << this->real << "+" << this->imag << "i" << endl; } int main(){ Complex c1(1, 2); Complex c2(3, 4); Complex c3 = c1 + c2; c3.display(); //输出:4+6i Complex c4 = c1 + 5; c4.display(); //输出:6+2i Complex c5 = c2 - c1; c5.display(); //输出:2+2i Complex c6 = c2 - 2; c6.display(); //输出:1+4i return 0; } 在上面的代码中,我们首先定义了复数类 Complex,其中包含了实部和虚部,以及构造函数、成员函数重载加法运算符、成员函数重载实数加法运算符、友元函数重载减法运算符、友元函数重载实数减法运算符和输出函数。 成员函数重载加法运算符和成员函数重载实数加法运算符都是成员函数,重载的是加法运算符,前者参数为一个复数,后者参数为一个实数,都是返回一个 Complex 类型的值,表示两个复数(或一个复数和一个实数)相加的结果。 友元函数重载减法运算符和友元函数重载实数减法运算符都是友元函数,重载的是减法运算符,前者参数为两个复数,后者参数为一个复数和一个实数,都是返回一个 Complex 类型的值,表示两个复数(或一个复数和一个实数)相减的结果。 最后在主函数中演示了使用这些运算符的例子,输出了相应的结果。 希望我的回答对您有所帮助!
好的,我明白了您的问题。复数加法运算可以通过函数重载和运算符重载来实现。我将分别介绍成员函数重载和友元函数重载的方法。 1. 成员函数重载复数加法运算 成员函数重载复数加法运算,需要在复数类中定义一个成员函数,以实现复数对象与另一个复数对象相加的运算。具体步骤如下: (1)在复数类中定义一个成员函数,函数名为“operator+”,并且函数参数为一个复数对象(例如:Complex)。 (2)在“operator+”函数中,计算两个复数对象的实部与虚部的和,得到一个新的复数对象。 (3)将新的复数对象作为返回值返回。 下面是一个简单的代码示例: cpp class Complex { public: Complex operator+(const Complex& c) { Complex res(real + c.real, imag + c.imag); return res; } private: double real, imag; }; 2. 友元函数重载复数加法运算 友元函数重载复数加法运算,需要在复数类外定义一个友元函数,以实现复数对象与另一个复数对象相加的运算。具体步骤如下: (1)在复数类中声明友元函数“operator+”。 (2)在复数类外定义友元函数“operator+”,并且函数参数为两个复数对象(例如:Complex)。 (3)在“operator+”函数中,计算两个复数对象的实部与虚部的和,得到一个新的复数对象。 (4)将新的复数对象作为返回值返回。 下面是一个简单的代码示例: cpp class Complex { public: friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) { Complex res(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag); return res; } private: double real, imag; }; 以上就是成员函数和友元函数分别重载复数加法运算的方法。希望能对您有所帮助!

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