重载箭头操作符

概述

今天看《C++ Primer》的成员访问操作符。看重载箭头操作符部分,刚开始有点迷茫,看了两遍总算有点理解,把心得写在这,与各位分享,如果有错误欢迎指正。

箭头操作符(->)的通常用法是,使用一个类对象的指针来调用该指针所指对象的成员。左操作数为对象指针,右操作数为该对象的成员。定义重载箭头操作符之后看起来就有点特别,可以用类对象的指针来调用,也可以用类对象直接调用。 重载箭头操作符,首先重载箭头操作符必须定义为类成员函数。

箭头操作符可能看起来是二元操作符:接受一个对象和一个成员名,对对象解引用以获取成员。其实箭头操作符是一元操作符,没有显示形参(而且是类成员,唯一隐式形参是this)。->的右操作数不是表达式,而是对应类成员的一个标识符,由编译器处理获取成员工作(编译器对重载箭头操作符所做的事情,比其 它重载操作符要多,这里也正是复杂的地方)。

下面这一段是《C++ Primer》重载箭头操作符的内容:

重载箭头操作符
箭头操作符与众不同。它可能表现得像二元操作符一样:接受一个对象和一个成员名。对对象解引用以获取成员。不管外表如何,箭头操作符不接受显式形参。这里没有第二个形参,因为 -的右操作数不是表达式,相反,是对应着类成员的一个标识符。没有明显可行的途径将一个标识符作为形参传递给函数,相反,由编译器处理获取成员的工作。

当这样编写时:

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point->action();

由于优先级规则,它实际等价于编写:

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(point->action)();

换句话说,我们想要调用的是对 point->action 求值的结果。编译器这样对该代码进行求值:

  1. 如果 point 是一个指针,指向具有名为 action 的成员的类对象,则编译器将代码编译为调用该对象的 action 成员。

  2. 否则,如果point(注:中文版误写为action) 是定义了 operator-> 操作符的类的一个对象,则 point->actionpoint.operator->()->action相同。即,执行 pointoperator->(),然后使用该结果重复这三步。

  3. 否则,代码出错。

对重载箭头的返回值的约束:
重载箭头操作符必须返回指向类类型的指针,或者返回定义了自己的箭头操作符的类类型对象。

  • 如果返回类型是指针,则内置箭头操作符可用于该指针,编译器对该指针解引用并从结果对象获取指定成员。如果被指向的类型没有定义那个成员,则编译器产生一个错误。
  • 如果返回类型是类类型的其他对象(或是这种对象的引用),则将递归应用该操作符。编译器检查返回对象所属类型是否具有成员箭头,如果有,就应用那个操作符; 否则,编译器产生一个错误。这个过程继续下去,直到返回一个指向带有指定成员的的对象的指针,或者返回某些其他值,在后一种情况下,代码出错。

如果上面分割线之间的内容看懂了,下面的也就不用看了哈。

根据理解,定义了3个类,C包含BB包含AABC都定义了一个action的成员函数。BC都重载箭头操作符,不同的是B的重载箭头操作符返回的是A类对象的指针,而C的重载箭头操作符返回的是B类对象。

代码:

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#include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
void action(){
cout << "Action in class A!" << endl;
}
};
class B{
A a;
public:
A* operator->(){
return &a;
}
void action(){
cout << "Action in class B!" << endl;
}
};
class C{
B b;
public:
B operator->(){
return b;
}
void action(){
cout << "Action in class C!" << endl;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
C* pc = new C;
pc->action();
C c;
c->action();
getchar();
return 0;
}

上面代码输出结果是:

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Action in class C!
Action in class A!

其中的代码:

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C* pc = new C;
pc->action();

输出的结果是:

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Action in class C!

这个结果比较好理解,pc是类对象指针,此时的箭头操作符使用的是内置含义,对pc解引用然后调用对象的成员函数action

而下面的代码:

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C c;
c->action();

输出的结果是:

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Action in class A!

其实c->action();的含义与c.operator->().operator->()->action();相同。

c 是对象,c后面的箭头操作符使用的是重载箭头操作符,即调用类C的operator->()成员函数。此时返回的是类B的对象,所以调用类Boperator->()成员函数,Boperator->()返回的是指针,所以现在可以使用内置箭头操作符了。对Boperator->()返回的指针进行解引用,然后调用解引用后的对象的成员函数action,此时调用的就是类Aaction()。这里存在 一个递归调用operator->()的过程,最后再使用一次内置含义的箭头操作符。

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