6.4  运算符重载

本节将介绍为类或结构定义的另一种类型的成员：运算符重载。

C++开发人员应很熟悉运算符重载。但是，因为这个概念对Java和VB开发人员来说是全新的，所以这里要解释一下。C++开发人员可以直接跳到主要示例上。

运算符重载的关键是在类实例上不能总是调用方法或属性，有时还需要做一些其他的工作，例如对数值进行相加、相乘或逻辑操作，如比较对象等。假定要定义一个类，表示一个数学矩阵，在数学中，矩阵可以相加和相乘，就像数字一样。所以可以编写下面的代码：

Matrix a, b, c;
// assume a, b and c have been initialized 
Matrix d = c * (a + b);

通过重载运算符，就可以告诉编译器，+和*对Matrix对象进行什么操作，以编写上面的代码。如果用不支持运算符重载的语言编写代码，就必须定义一个方法，以执行这些操作，结果肯定不太直观，如下所示。

Matrix d = c.Multiply(a.Add(b));

学习到现在，像+和*这样的运算符只能用于预定义的数据类型，原因很简单：编译器认为所有常见的运算符都是用于这些数据类型的，例如，它知道如何把两个long加起来，或者如何从一个double中减去另一个double，并生成合适的中间语言代码。但在定义自己的类或结构时，必须告诉编译器：什么方法可以调用，每个实例存储了什么字段等所有的信息。同样，如果要在自己的类上使用运算符，就必须告诉编译器相关的运算符在这个类中的含义。此时就要定义运算符重载。

要强调的另一个问题是重载不仅仅限于算术运算符。还需要考虑比较运算符 ==、<、>、!=、>=和<=。例如，语句if(a==b)。对于类，这个语句在默认状态下会比较引用a和b，检测这两个引用是否指向内存中的同一个地址，而不是检测两个实例是否包含相同的数据。对于string类，这种操作就会重写，比较字符串实际上就是比较每个字符串的内容。可以对自己的类进行这样的操作。对于结构，==运算符在默认状态下不做任何工作。试图比较两个结构，看看它们是否相等，就会产生一个编译错误，除非显式重载了==，告诉编译器如何进行比较。

在许多情况下，重载运算符允许生成可读性更高、更直观的代码，包括：

● 在数学领域中，几乎包括所有的数学对象：坐标、矢量、矩阵、张量和函数等。如果编写一个程序执行某些数学或物理建模，肯定会用类表示这些对象。

● 图形程序在计算屏幕上的位置时，也使用数学或相关的坐标对象。

● 表示大量金钱的类(例如，在财务程序中)。

● 字处理或文本分析程序也有表示语句、子句等的类，可以使用运算符把语句连接在一起(这是字符串连接的一种比较复杂的版本)。

另外，有许多类与运算符重载并不相关。不恰当地使用运算符重载，会使使用类型的代码很难理解。例如，把两个DateTime对象相乘，在概念上没有任何意义。