C++ 重载运算符和重载函数

在 C++ 中，“重载”是一种让同一名称对应多种行为的机制，主要分为函数重载（Function Overloading）和运算符重载（Operator Overloading）。它们都基于编译时的“重载决议”（overload resolution），根据参数类型、数目等来选择最合适的版本。

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一、函数重载

1. 概念
   在同一作用域中，可以声明多个同名函数，它们的参数列表（参数个数或类型顺序）必须不同，返回类型不计入重载决议。
2. 语法示例// 同名不同签名 void print(int x); void print(double x); void print(const std::string& s, bool newline = true);
3. 调用决议
   • 编译器根据实参类型选最佳匹配（exact, promotion, standard conversion, user-defined conversion）。
   • 若匹配歧义或无合适重载，则编译错误。
4. 注意事项
   • 默认参数可能导致冲突：void f(int x, int y = 0); void f(int x); // 与上面冲突
   • 模板函数也可与普通函数一起参与匹配，模板是一等公民：template<typename T> void swap(T& a, T& b); void swap(int* a, int* b); // 专门化版本

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二、运算符重载

1. 目的
   让自定义类型（类/结构体）能使用内建运算符（+ - * / [] () 等）表达直观的操作。
2. 成员函数 vs. 非成员函数
   • 成员形式：返回值 operatorX(参数…)struct Vec { double x, y; Vec operator+(const Vec& rhs) const { return { x + rhs.x, y + rhs.y }; } };
     • 一元运算符（如 -v）参数列表为空；二元如 v1 + v2，右侧为参数 rhs，左侧是 *this。
   • 非成员形式（通常配合友元）：struct Vec { double x, y; friend Vec operator*(double s, const Vec& v) { return { v.x * s, v.y * s }; } };
3. 常见运算符
   • 算术运算：+ - * / %
   • 赋值与复合赋值：=, +=, -=, *= …
   • 比较运算：==, !=, <, >, <=, >=
   • 下标、函数调用、流插入：operator[], operator(), operator<</>>
   • 递增/递减、一元正负：++, --, +-, !
4. 返回值建议
   • 对于 a + b 返回新对象；对 a += b 返回 *this &，以支持链式调用：Vec& operator+=(const Vec& rhs) { x += rhs.x; y += rhs.y; return *this; }
5. 注意事项
   • 不可新定义运算符优先级和结合性。
   • 切勿滥用：有时明确命名（如 add(), equals()）更易读。
   • 保持行为一致性：a == b 应与 !(a < b) && !(b < a) 等价。

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三、最佳实践

• 清晰、直观：只有当运算符意义明确、与内建类型行为一致时才重载。
• 尽量配对：若重载 <，最好也重载 >, <=, >= 或使用 <=>（C++20 三路比较）。
• 异常安全：在运算中抛出异常时保证对象状态不崩溃。
• 文档说明：为重载行为写注释，避免使用者误解。

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通过函数重载和运算符重载，C++ 为库设计者提供了强大而灵活的接口定制能力，但同时也需谨慎使用，以保持代码的可读性和一致性。