重载<<操作符
回头看我们之前的 rational.cpp,你满意了吗?反正我是觉得那些代码的可读性仍然欠佳:main 函数里边要多次调用 print 方法才能实现分数打印,酱紫不行!
如何通过重载 << 操作符来实现 print 打印分数的功能。( <<官方叫插入器 )
你或许知道,或许不知道,从第一次输出值开始,<< 操作符就一直被重载!
例如:std::cout << “Hello FishC!”;
C 标准库对左移操作符(<<)进行了重载,让它可以把值发送到一个流去(流的概念)。 但是在这个栗子中,iostream 库对新的 Rational 类表示一无所知,所以不能直接用 << 来输出我们的有理数(分数)。 但是,没有什么能够阻挡我们重载 << 操作符来让它接受 Rational 对象的宏伟愿望!
另外一个原因也比较重要:因为,重载的含义本身就是可以用相同的名字去实现不同的功能:输入参数方面有所差异就不会有问题。当然,我们无法在现有的 ostream 类里专门添加一个新的 operator <<()方法。所以我们只能定义一个正常的函数在外部重载这个操作符,这与重载方法的语法大同小异,唯一的区别是不再有一个对象可以用来调用 << 重载函数,而不得不通过第一个输入参数向这个重载方法传递对象。注意区别前边我们对四则运算符的重载。
下面是一个 operator <<()函数的原型:
std::ostream& operator<<( std::ostream& os, Rational f );
- 第一个输入参数 os 是将要向它写数据的那个流,它是以“引用传递”方式传递的。
- 第二个输入参数是打算写到那个流里的数据值,不同的 operator <<()重载函数就是因为这个输入参数才相互区别的
- 返回类型是 ostream 流的引用。一般来说,在调用 operator <<()重载函数时传递给它的是哪一个流,它返回的就应该是那个流的一个引用。
好了,介绍就说这么多,我们对 Rational.cpp 进行改造吧:Rational2.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdlib.h> class Rational
{
public:
Rational(int num, int denom); // num = 分子, denom = 分母 Rational operator+(Rational rhs); // rhs == right hand side
Rational operator-(Rational rhs);
Rational operator*(Rational rhs);
Rational operator/(Rational rhs); private:
void normalize(); // 负责对分数的简化处理 int numerator; // 分子
int denominator; // 分母 friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Rational f);
}; Rational::Rational(int num, int denom)
{
numerator = num;
denominator = denom; normalize();
} // normalize() 对分数进行简化操作包括:
// 1. 只允许分子为负数,如果分母为负数则把负数挪到分子部分,如 1/-2 == -1/2
// 2. 利用欧几里德算法(辗转求余原理)将分数进行简化:2/10 => 1/5
void Rational::normalize()
{
// 确保分母为正
if( denominator < 0 )
{
numerator = -numerator;
denominator = -denominator;
} // 欧几里德算法
int a = abs(numerator);
int b = abs(denominator); // 求出最大公约数
while( b > 0 )
{
int t = a % b;
a = b;
b = t;
} // 分子、分母分别除以最大公约数得到最简化分数
numerator /= a;
denominator /= a;
} // a c a*d c*b a*d + c*b
// - + - = --- + --- = ---------
// b d b*d b*d = b*d
Rational Rational::operator+(Rational rhs)
{
int a = numerator;
int b = denominator;
int c = rhs.numerator;
int d = rhs.denominator; int e = a*b + c*d;
int f = b*d; return Rational(e, f);
} // a c a -c
// - - - = - + --
// b d b d
Rational Rational::operator-(Rational rhs)
{
rhs.numerator = -rhs.numerator; return operator+(rhs);
} // a c a*c
// - * - = ---
// b d b*d
Rational Rational::operator*(Rational rhs)
{
int a = numerator;
int b = denominator;
int c = rhs.numerator;
int d = rhs.denominator; int e = a*c;
int f = b*d; return Rational(e, f);
} // a c a d
// - / - = - * -
// b d b c
Rational Rational::operator/(Rational rhs)
{
int t = rhs.numerator;
rhs.numerator = rhs.denominator;
rhs.denominator = t; return operator*(rhs);
} std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Rational f);//函数声明 int main()
{
Rational f1(2, 16);
Rational f2(7, 8); // 测试有理数加法运算
std::cout << f1 << " + " << f2 << " == " << (f1+f2) << "\n"; // 测试有理数减法运算
std::cout << f1 << " - " << f2 << " == " << (f1-f2) << "\n"; // 测试有理数乘法运算
std::cout << f1 << " * " << f2 << " == " << (f1*f2) << "\n"; // 测试有理数除法运算
std::cout << f1 << " / " << f2 << " == " << (f1/f2) << "\n"; return 0;
} std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Rational f)
{
os << f.numerator << "/" << f.denominator;
return os;
}
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