C++运算符重载：单目运算符与成员/友元函数

在C++编程语言中，运算符重载是一种重要的特性，它允许我们为已有的运算符赋予新的含义，以便在自定义的数据类型上使用。运算符重载通过创建具有相同名称但参数列表不同的函数来实现。这有助于提高代码的可读性和简洁性，特别是在设计类时，可以使类的行为更接近于内置类型。 单目运算符（一元运算符）的重载涉及到像`++`, `--`, `-`, `!`这样的操作，它们可以作用于一个操作数。在C++中，重载单目运算符有两种方式：成员函数和友元函数。成员函数通常用于那些需要访问类内部私有或保护成员的运算符，如自增`++`和自减`--`，因为它们需要修改对象的状态。而友元函数则适用于不需要访问对象内部状态的运算符，或者当第一个操作数不是对象实例时，如输入输出运算符`<<`和`>>`。 重载运算符的函数名应以`operator`开头，后面跟着要重载的运算符。对于单目运算符，成员函数的调用形式可以是`obj1++`或`++obj1`，显式调用则为`obj1.operator++()`（前缀）或`obj1.operator++(0)`（后缀）。如果是友元函数，调用形式可以是`operator++(OBJ obj)`（前缀）或`operator++(OBJ obj, int x)`（后缀），其中`OBJ`是类的类型。 运算符重载的规则非常严格，有些运算符是不能被重载的，比如`.`、`.*`、`:`、`::`和`sizeof`。这是因为这些运算符在C++中有特殊的语义和用途，重载可能会引起混淆。 在考虑重载运算符的参数和返回值时，应该注意以下几点： 1. 如果运算符的参数不会被修改，一般推荐使用`const`引用传递，这样可以防止意外修改。 2. 对于返回值，根据运算符的使用场景，应选择合适的返回类型： - 如果返回值可能出现在赋值操作符`=`的左边，即可以作为左值，那么应该返回非`const`引用。 - 如果返回值只能出现在赋值操作符右边，即作为右值，那么可以返回`const`型引用或`const`型值。 - 当返回值既可能出现在左边也可能出现在右边时，返回非`const`引用。 举例来说，假设有一个`Point`类表示二维坐标，我们可以重载`+`和`-`运算符。`+`运算符通常用成员函数重载，因为它需要访问`Point`对象的私有成员来计算新的坐标。而`-`运算符通常用友元函数重载，因为它不修改对象的状态，只是简单地基于两个`Point`对象计算差值。在给出的示例代码中，`Point::operator+(const Point&)`是一个成员函数，用于加法运算，而`operator-(const Point&p1, const Point&p2)`是一个友元函数，用于减法运算。 运算符重载是C++中的一个强大工具，它允许程序员扩展类的功能，使其操作更加直观和自然。正确理解和应用运算符重载的规则和最佳实践对于编写高效、清晰的C++代码至关重要。