是否可以将重载提取运算符与重载算术运算符级联？

Question

我正在尝试在 C++ 中实现一个类 COMPLEX 并重载算术运算符以及 '<<'和“>>”用于输入/输出的运算符。单独以及级联时，算术运算符按预期工作 - 但在尝试执行以下语句时我无法获得正确的结果：

cout &lt&lt "something" &lt&lt complex1 + complex2 &lt&lt "\n";

其中complex1和complex2是COMPLEX类的对象。

类定义的片段：

class COMPLEX{
    int a;  // Real part
    int b;  // Imaginary part
public:
    COMPLEX operator = (COMPLEX );
    COMPLEX operator + (COMPLEX ) const;
    friend istream& operator &gt&gt (istream &, COMPLEX &);
    friend ostream& operator &lt&lt (ostream &, COMPLEX &);
-snip-
}


COMPLEX COMPLEX::operator = (COMPLEX t_c) {
    return COMPLEX(a = t_c.a, b = t_c.b);
}

COMPLEX COMPLEX::operator + (COMPLEX t_c) const{
    return COMPLEX(a + t_c.a, b + t_c.b);
}

istream& operator &gt&gt (istream &i_s, COMPLEX &t_c){
    i_s &gt&gt t_c.a &gt&gt t_c.b;
    return i_s;
}

ostream& operator &lt&lt (ostream &o_s, COMPLEX &t_c){
    o_s &lt&lt t_c.a &lt&lt "+" &lt&lt t_c.b &lt&lt "i";
    return o_s;
}

除此之外，我还重载了运算符。

每当我尝试级联<<时对于任何其他重载运算符，重载 <<友元函数没有被调用。相反，操作员被呼叫并显示结果。

Answer 1

问题是您的流插入运算符定义为

friend ostream& operator << (ostream &, COMPLEX &);

This 将对 COMPLEX 对象的非常量引用作为第二个参数。当您尝试编写

cout << a + b << endl;

The value of a + b is an rvalue，而不是 lvalue，因为它是函数 返回的值运算符+。在 C++ 中，您无法将引用绑定到右值，因为这样您可能会做这样的坏事：

COMPLEX& c = a + b; // This step isn't legal
c = 137;            // Wait, what object did we just change?

这里的问题是，如果我们可以将引用 c 绑定到 返回的临时对象a + b，然后我们可以使用引用来更改该对象。但这没有任何意义 - a + b 是表达式的值，而不是实际的对象。

这与这里发生的问题相同。您的 operator << 函数不能将 a + b 作为第二个参数，因为 a + b 是右值。

要解决此问题，您可以更改 operator << 来获取对 COMPLEX 的 const 引用：

friend ostream& operator<< (ostream& out, const COMPLEX& c);

这是有效的，因为在 C++ 中您可以将 const 引用绑定到右值。其背后的基本原理是，如果您有一个临时对象的 const 引用，则无法对该临时对象进行任何更改，因此上面绑定对 a + b 的引用的示例不再是一个问题。

一般来说，任何接受参数（其类型是类的另一个实例但不修改该实例）的重载运算符都应该通过 const 引用获取其参数。这适用于 operator =、operator + 等，因为它避免了这个问题。

Answer 2

您的运营商<<需要采用常量引用，否则，编译器将无法将 COMPLEX 类型的临时变量（由加法产生）转换为非常量引用，并且可能会寻找替代运算符 <<打电话。

friend ostream& operator << (ostream &, const COMPLEX &); //notice "const"

要了解其余的运算符机制，您只需查看运算符优先级表。

Answer 3

将您的 cout 语句重写为

cout << "something" << (complex1 + complex2) << "\n";

Answer 4

你的问题是运算符<<总是在operator+之前调用。您提供重载的事实不会改变这一点。

另一方面，您通常不应该将计算与 I/O 混合在一起（也许只是为了节省一些输入），因为这使得很难看到计算的顺序。