超载<< c++ 中的运算符

Question

嘿，我得到了一些我无法理解的东西，有两种类型的重载此运算符的解决方案：1 是在方法的开头包含朋友，另一种不包含朋友。 我非常希望有人能解释一下它们之间的区别，优点/缺点。 例如重载运算符 <<在理性课堂上：

class Rational:
{
    private: int m_t,m_b;
    ...
    friend ostream& operator<<(ostream& out,const Rational& r) // option 1
    { return out << r.m_t << "/" <<r.m_b;}  // continue of option 1

    ostream& operator<<(ostream& out,const Rational& r){return r.print();} // option 2
    virtual ostream& print(ostream& out) const // continue of option 2
    { //
      return out<<m_t << "/" << m_b;
    } //
};

我被告知第二个选项不正确，如果有人可以纠正我，我将非常感激。 提前致谢。

Answer 1

简短的回答：选项 #2 实际上不是一个选项，而是一个语法错误，因为它试图将二元运算符定义为传递两个操作数的成员。

稍微长一点的答案：如果您将第二个操作数设置为自由函数（不是类的成员），那么这将起作用。哪一种更可取取决于具体情况和您的喜好。对于初学者：第一个的缺点是它允许 operator<< 访问 Rational 中的所有内容（包括私有辅助函数），而第二个的缺点是您向类的公共 API 引入了一个没有人需要的函数。

Answer 2

operator<<（对于ostream）需要是一个自由函数（因为左侧参数是一个流，而不是您的类）。

friend 关键字使其成为一个自由函数（可以访问私有成员的自由函数）。

然而，如果这个功能可以通过公共接口来实现，那么最好这样做，并且只使用非友元免费功能。

class Rational:
{
    private: int m_t,m_b;
    public:
    ...
    virtual ostream& print(ostream& out) const
    { 
      return out<<m_t << "/" << m_b;
    } 
};

ostream& operator<<(ostream& out,const Rational& r)
{
    return r.print(out);
}

Answer 3

考虑一个应该输出 Rational 的 num 和 den 的函数：

ostream& operator<<(ostream& out, const Rational& r)
{
    return out;
}

不幸的是，这只是一个全局函数。与任何其他全局函数一样，它无法访问 Rational 的私有成员。要使其与 Rational 对象一起工作，您需要使其成为 Rational 的 friend：

class Rational
{
    private: int m_t,m_b;

    // ...

    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Rational& r);
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Rational& r)
{
    out << r.m_t << "/" <<r.m_b;
    return out;
}

friend ostream& 对象。 Rational 类中的operator<<(ostream&out, const Rational& r); 表明ostream& operator<<(ostream&out, const Rational&r)函数可以直接使用Rational的私有成员。

现在，当您编写时：

Rational r(1, 2);  // Say, it sets num and den
cout << r;

将进行以下函数调用：

operator<<(cout, r);

您可以将operator<<编写为Rational的成员函数吗？这是不可能的，因为上面的转换中 cout 必须是第一个参数。如果您将operator<<作为Rational的成员：

class Rational
{
    private: int m_t,m_b;

    // ...

    public:

    ostream& operator<<(ostream& out) const
    {
        out << r.m_t << "/" <<r.m_b;
        return out;
    }
};

您需要这样调用它：

Rational r(1, 2);
r.operator<<(cout);

这很丑陋。