Pisząc program w C++ można korzystać zarówno z typów wbudowanych jak i z typów zdefiniowanych przez siebie (jako nowe klasy).

Wszystkie typy wbudowane mają zdefiniowane operatory porównania i przypisania, inkrementacji czy dekrementacji; tablice, wskaźniki czy referencje również posiadają zestaw operatorów ułatwiających (czy nieraz wręcz umożliwiających korzystanie z ich własności).

Dla typów zdefiniowanych przez programistę można zdefiniować (przeciążyć) operatory istniejące w języku C++ dla danego typu, dzięki czemu stosowanie ich w kontekście tych typów ma sens. Jednym z typowych przykładów przeciążania operatorów jest przeładowanie operatora wstawiania i pobierania danych ze strumienia:

Point.h

// Deklaracja znajduje się w pliku Point.h
#ifndef POINT_H
#define POINT_H
#include <iostream>
 
class Point {
  public:
 
    ...
    void SetX(double x);
    void SetY(double y);
 
    //opcjonalna definicja pozwalająca na uzyskanie
    //dostępu do prywatnych pól z wewnątrz definicji
    //funkcji zadeklarowanej poniżej
//    friend std::istream& operator>>(std::istream &, Punkt&);
    ...
 
  private:
    double x_, y_;
};
 
//właściwa deklaracja, przeciążająca
//operator >> dla strumienia wejściowego
//i klasy punkt
std::istream& operator>>(std::istream &is, Point& point);
#endif

I definicja w pliku Point.cpp

Point.cpp

//Definicja w Point.cpp
#include "Point.h"
#include <iomanip>
#include <iostream>
 
using ::std::istream;
 
//Helper functions:
void CheckNextChar(char c, istream *is) {
  int next_char = is.peek();
  if (next_char != c) {
    throw runtime_error("invalid character");
  }
  is.ignore();
}
 
void IgnoreWhitespace(istream *is) {
  is >> ws;
}
 
double ReadNumber(istream *is) {
  double d;
  is >> d;
  return d;
}
 
 
// Właściwa definicja, obydwa argumenty funkcji nie
//są zadeklarowane jako const, bo obydwa są modyfikowane
//wewnątrz funkcji (STL nie używa naszej konwencji z przekazywaniem 
//przez wskaźnik)
istream& operator>>(istream & input, Punkt& p){
    CheckNextChar('(', &input);
    p.SetX(ReadNumber(&input));
    CheckNextChar(',', &input);
    IgnoreWhitespace(&input);
    p.SetY(ReadNumber(&input));
    CheckNextChar(')', &input);
    return input;      // Umożliwia cin >> a >> b >> c;
}

Powyższy przykład umożliwia wczytanie punktu podanego w formacie (12, 22). Należy zwrócić uwagę, że operator „»” nie może być metodą klasy a funkcją zaprzyjaźnioną jeśli chcemy wywołać go jako

cin >> punkt;

Jeśli operator zadeklarowany byłby jako metoda klasy trzeba by go wywoływać na przykład tak:

punkt >> cin

Operatory to „zwyczajne” funkcje w języku C++. Kompilator zamienia każde pojawienie się operatora na wywołanie odpowiedniej funkcji.

Zakładając że operatory + oraz * są składowymi klas, tak będzie wyglądało użycie tych operatorów dla kompilatora:

Można także zdefiniować niektóre operatory jako funkcje nieskładowe (jak w przykładzie z poprzedniej sekcji). Zakłądjąc że operatory + i * są zadeklarowane jako funkcje zaprzyjaźnione, tak będzie wyglądało użycie tych operatorów dla kompilatora:

Operatory jednoargumentowe można przeciążyć za pomocą niestatycznej funkcji składowej nie pobierającej żadnych argumentów (jeden niejawny argument jest przekazywany jako this) lub za pomocą funkcji nie będącej składową klasy, pobierającą jeden argument, który jest obiektem (przekazywanie przez wartość) lub referencją do obiektu tej klasy. Wyjątkiem jest operator rzutowania, który NIE może być zadeklarowany jako funkcja nieskładowa.

Funkcje nieskładowe mogą być dodatkowo deklarowane jako zaprzyjaźnione z klasą dla której są zdefiniowane wtedy mają dostęp do prywatnych składników klasy.

Załóżmy, że klasa Text jest naszą wersją klasy string, przechowującej napisy i umożliwiającą manipulowanie nimi. Chcąc zdefiniować na przykład operator ! (logiczne zaprzeczenie) dla klasy Napis, który będzie zwracał true jeśli obiekt będzie zawierał pusty napis, a w każdym innym przypadku true, możemy to zrobić na da sposoby:

Operatory dwuargumentowe można przeciążyć za pomocą niestatycznej funkcji składowej klasy pobierającej jeden argument (pierwszy argument jest przekazywany niejawnie jako this) lub za pomocą funkcji nie będącej składową klasy, pobierającą dwa argumenty z których jeden jest obiektem lub referencją do obiektu tej klasy. Wyjątkami są operatory przypisania, [] oraz →, które NIE mogą być zadeklarowane jako funkcje zaprzyjaźnione.

Specyficznym rodzajem operatorów są tzw. operatory rzutowania. Wykorzystywane one są do konwersji typów, czy inaczej mówiąc do rzutowania. W prosty sposób można rzutować pomiędzy typami wbudowanymi:

double liczba_double = 12.34;
int liczba_int = (int)licczba_double;

Aby możliwe było rzutowanie pomiędzy typami zdefiniowanymi przez programistę, konieczna jest definicja operatorów realizujących taką funkcjonalność. Operatory rzutowania NIE mogą być zadeklarowane jako funkcje zaprzyjaźnione - muszą być składowymi klasy. Dodatkowo niczego nie zwracają:

class Complex{
  public:
    operator Matrix() const;
    ...
};

Dzięki powyższej deklaracji i odpowiedniej definicji możliwe będzie następujące wywołanie:

Complex c("4i5");
//Powinien utworzyć macierz 1x1 z wartością 4i5 w jedynej komórce
Matrix m = (Matrix)c;

Operatory ++ i - - mogą również być przeciążane. Mogą one być jednak stosowane zarówno w wersji prefiksowej i postfiksowej.

Chcąc przeładować operator inkrementacji dla klasy Complex tak aby można było wykonać następującą operację:

Complex c(1);
++c;
//kompilator tak anprawdę wywołuje c.operator++()

należy zadeklarować operator ++ w następujcy sposób:

class Complex{
  public:
    Complex &operator++();
};

Aby możliwe było wywołanie inkrementacji w notacji postfiksowej:

Complex c(1);
c++;
//kompilator tak naprawdę wywołuje  c.operator++(0)

konieczne jest zadeklarowanie operatora ++ w następujący sposób:

class Complex{
  public:
    // parametr "int" jest "dowolnym argumentem" który jest wykorzystywany
    // przez kompilator do odróżnienia operatora postfiksowego od 
    // operatora prefiksowego. Podczas wywołania c++
    // kompilator wywoła tak naprawdę c.operator++(0)
    Complex operator(int);
};

1. [1 plus] Przetestować operator wczytywania dla klasy Punkt i dopisz operator wypisania („«”). Sprawdź w jakich przypadkach ten operator się wywołuje.
2. Do klasy tablica dynamiczna DTab (z laboratorium Klasy i obiekty I):
   1. [1 plus] dopisz operator '[]' pozwalający na pobranie danego elementu tablicy za pomocą konstrukcji

      DTab d(10);
      cout << d[5] << endl;

   2. [1 plus] Jak zrobić żeby dało się ustawić element tablicy za pomocą tego operatora, a nie tylko go pobrać?:

      tab[2] = 7; //ustawia 2 element tablicy na wartość 7

   3. [1 plus] dopisz operator przypisania ( = )
   4. [1 plus] dopisz operatory « i ». Przyjmij format pobierania tablicy jako

      [1,2,3,4]

   5. [1 plus] dopisz operator ++ umożliwiający rozszerzenie tablicy o 1
3. [1 plus] Wykorzystując klasę Matrix napisz dla klasy Complex operator rzutowania:

   Complex c("5i3");
   Matrix nowa = (Matrix)c;

4. [5 punktów] Napisz klasę Mapa, która będzie zawierać listę obiektów typu Para. Klasa Para powinna posiadać dwa pola jedno typu string a drugie typu integer. Klasa Mapa powinna mieć konstruktor przyjmujący jako parametr ścieżkę do pliku tekstowego. W konstruktorze powinno nastąpić odczytanie pliku i zbudowanie indeksu wyrazów, tak aby każdy wyraz z pliku miał odpowiadający sobie obiekt klasy Para w liście. Pole typu string wewnątrz obiektów Para powinno odpowiadać danemu słowu, natomiast pole typu integer ilości powtórzeń tego słowa we wczytanym pliku. Plik jest dowolnym plikiem tekstowym! Analizując go, ignorujemy znaki interpunkcyjne, spacje tabulatory, etc. i wczytujemy tylko słowa.
   • Przeładuj operator klasy Mapa [] tak aby możliwe było poniższe wywołanie:

     Mapa m("myfile,txt");
     // w zmiennej ilosc powinna znaleźć się ilość powtórzeń
     // słowa "programowanie" w pliku "myfile.txt"
     int ilosc = m["programowanie"];

   • Przeładuj operator << dla klasy Mapa, aby możliwe było wyświetlenie raportu o ilości słów i ich liczebności w danym pliku. Dane wyświetlane powinny być posortowane malejąco. Do tego celu wykorzystaj metodę sort klasy list - wykorzystaj listę z biblioteki standardowej!.
   • Przeładuj operatory porównania (<,>,==) i przypisania (=) dla klasy Para (porównywanie względem liczebności).
   • Przeładuj operator ++ dla klasy Para, tak aby można było szybko inkrementować liczebność danego słowa podczas budowania mapy.