C++11&QT复习 （五）

Day6-2 成员访问运算符重载（2025.03.25）

1. 复习

在上一节中，我们学习了 C++ 中的 输入输出流运算符重载（<< 和 >>） 以及 下标运算符 [] 和函数调用运算符 () 的重载。本节我们将重点学习 成员访问运算符（-> 和 *）的重载。

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2. 成员访问运算符重载

C++ 答应用户自界说类的成员访问方式，此中 ->（箭头运算符）和 *（解引用运算符）是最常见的运算符之一。它们通常用于模仿智能指针或多层指针访问。
2.1 箭头运算符 (->) 重载

(1) 语法

1. class A {
2. public:
3.     B* operator->();
4. };

复制代码

作用：

• 答应 A 类的对象 像指针一样访问 B 类的成员。
  
• 范例用途是在 封装指针 的类（如智能指针）中重载 operator->，使得用户无需手动解引用即可访问目标对象的成员。
  

注意事项：

• 返回值必须是一个指针大概引用，否则无法继续访问成员变量或函数。
  
• 假如返回的是对象的引用，则可以实现多层 -> 重载。
  
• operator-> 不能改变调用对象自身，因此通常 不应该声明为 const 成员函数。
  

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2.2 解引用运算符 (*) 重载

(1) 语法

1. class A {
2. public:
3.     B& operator*();
4. };

复制代码

作用：

• 答应 A 类的对象 像指针一样举行解引用。
  
• 常见于智能指针的实现，使 *ptr 直接返回对象的引用，方便访问其成员。
  

注意事项：

• 返回值一样寻常是引用（如 B&），如许不会产生额外的拷贝。
  
• 实用于 封装指针 的类，如智能指针或署理类。
  

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3. 代码分析

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
4. class Data
5. {
6. public:
7.         Data(int data = 0)
8.                 :_data(data)
9.         {
10.                 cout << "Data(int data = 0)" << endl;
11.         }
13.         ~Data()
14.         {
15.                 cout << "~Data()" << endl;
16.         }
18.         int getData() const
19.         {
20.                 return _data;
21.         }
22. private:
23.         int _data;
24. };
26. class SecondLayer
27. {
28. public:
29.         SecondLayer(Data* pData)
30.         :_pData(pData)
31.         {
32.                 cout << "SecondLayer(Data* pData)" << endl;
33.         }
35.         //重载 -> 运算符
36.         Data* operator->()
37.         {
38.                 return _pData;
39.         }
41.         //解引用重载运算符
42.         Data& operator*()
43.         {
44.                 return *_pData;
45.         }
47.         ~SecondLayer()
48.         {
49.                 cout << "~SecondLayer()" << endl;
50.                 if (_pData)
51.                 {
52.                         delete _pData;
53.                         _pData = nullptr;
54.                 }
55.         }
57. private:
58.         Data* _pData;
59. };
61. class ThirdLayer
62. {
63. public:
64.         ThirdLayer(SecondLayer* pSecond)
65.                 :_pSecond(pSecond)
66.         {
67.                 cout << "ThirdLayer(SecondLayer* pSecond)" << endl;
68.         }
70.         //重载 -> 运算符
71.         SecondLayer& operator->()
72.         {
73.                 return *_pSecond;
74.         }
76.         ~ThirdLayer()
77.         {
78.                 cout << "~ThirdLayer()" << endl;
79.                 if (_pSecond)
80.                 {
81.                         delete _pSecond;
82.                         _pSecond = nullptr;
83.                 }
84.         }
86. private:
87.         SecondLayer* _pSecond;
88. };
90. void test()
91. {
92.         /*Data* data = new Data(1);
93.         SecondLayer* second = new SecondLayer(data);
94.         ThirdLayer* third = new ThirdLayer(second);*/
96.         SecondLayer second(new Data(10));//栈对象
97.         //A类的对象调用B类的成员函数
98.         /*cout << "&second : " << &second << endl;
99.         cout << "second.operator->() :" << second.operator->() << endl;*/
101.         //  重载operator->  
102.         cout << "second.operator->()->getData() :" << second.operator->()->getData() << endl;
103.         cout << "second->getData() :" << second->getData() << endl;
105.         //  重载operator*
106.         cout << "(*second).getData()" << (*second).getData() << endl;
108.         ThirdLayer third(new SecondLayer(new Data(30)));//栈对象
109.         cout << "third->getData() : " << third->getData() << endl;
110.         //还原
111.         cout << "third.operator->().operator->()->getData()" << third.operator->().operator->()->getData();
112. }
114. int main(int argc, char** argv)
115. {
116.         test();
117.         test();
118.         return 0;
119. }

复制代码

3.1 代码布局

上面的代码实现了一个 三层封装 的指针署理类，分别是：

• Data：数据类，包罗一个 _data 成员变量。
  
• SecondLayer：封装 Data* 指针，并重载 operator-> 和 operator*。
  
• ThirdLayer：封装 SecondLayer* 指针，并重载 operator->。
  

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3.2 代码分析

(1) Data 类

1. class Data
2. {
3. public:
4.     Data(int data = 0) : _data(data)
5.     {
6.         cout << "Data(int data = 0)" << endl;
7.     }
9.     ~Data()
10.     {
11.         cout << "~Data()" << endl;
12.     }
14.     int getData() const
15.     {
16.         return _data;
17.     }
18. private:
19.     int _data;
20. };

复制代码

• Data 类封装了一个 int 范例的数据 _data，提供了 getData() 方法用于获取数据值。
  
• 构造函数、析构函数用于跟踪对象的创建和烧毁。
  

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(2) SecondLayer 类

1. class SecondLayer
2. {
3. public:
4.     SecondLayer(Data* pData) : _pData(pData)
5.     {
6.         cout << "SecondLayer(Data* pData)" << endl;
7.     }
9.     // 重载 -> 运算符
10.     Data* operator->()
11.     {
12.         return _pData;
13.     }
15.     // 解引用运算符 *
16.     Data& operator*()
17.     {
18.         return *_pData;
19.     }
21.     ~SecondLayer()
22.     {
23.         cout << "~SecondLayer()" << endl;
24.         if (_pData)
25.         {
26.             delete _pData;
27.             _pData = nullptr;
28.         }
29.     }
31. private:
32.     Data* _pData;
33. };

复制代码

• 封装 Data* 指针，并提供访问 Data 成员的方式。
  
• operator->() 返回 _pData 指针，使得 SecondLayer 对象 可以像指针一样使用 -> 访问 Data 的方法。
  
• operator*() 返回 _pData 所指向的 Data 对象的引用，使 *second 直接返回 Data 对象。
  

示例：

1. SecondLayer second(new Data(10));
2. cout << second->getData() << endl;  // 等价于 second.operator->()->getData()
3. cout << (*second).getData() << endl; // 等价于 second.operator*().getData()

复制代码

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(3) ThirdLayer 类

1. class ThirdLayer
2. {
3. public:
4.     ThirdLayer(SecondLayer* pSecond) : _pSecond(pSecond)
5.     {
6.         cout << "ThirdLayer(SecondLayer* pSecond)" << endl;
7.     }
9.     // 重载 -> 运算符
10.     SecondLayer& operator->()
11.     {
12.         return *_pSecond;
13.     }
15.     ~ThirdLayer()
16.     {
17.         cout << "~ThirdLayer()" << endl;
18.         if (_pSecond)
19.         {
20.             delete _pSecond;
21.             _pSecond = nullptr;
22.         }
23.     }
25. private:
26.     SecondLayer* _pSecond;
27. };

复制代码

• ThirdLayer 封装了 SecondLayer* 指针，并提供 operator->() 使其 可以像 SecondLayer 一样使用 -> 访问 Data 的方法。
  
• 实现两层 -> 重载，使得 ThirdLayer 可以连续访问 Data 成员。
  

示例：

1. ThirdLayer third(new SecondLayer(new Data(30)));
2. cout << third->getData() << endl;  // 等价于 third.operator->().operator->()->getData()

复制代码

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3.3 运行 test() 方法

1. void test()
2. {
3.     SecondLayer second(new Data(10));
4.     cout << "second->getData() :" << second->getData() << endl;
5.     cout << "(*second).getData()" << (*second).getData() << endl;
7.     ThirdLayer third(new SecondLayer(new Data(30)));
8.     cout << "third->getData() : " << third->getData() << endl;
9.     cout << "third.operator->().operator->()->getData() : " << third.operator->().operator->()->getData();
10. }

复制代码

输出：

1. Data(int data = 0)
2. SecondLayer(Data* pData)
3. second->getData() : 10
4. (*second).getData() : 10
5. Data(int data = 0)
6. SecondLayer(Data* pData)
7. ThirdLayer(SecondLayer* pSecond)
8. third->getData() : 30
9. third.operator->().operator->()->getData() : 30
10. ~ThirdLayer()
11. ~SecondLayer()
12. ~Data()
13. ~SecondLayer()
14. ~Data()

复制代码

• SecondLayer 答应访问 Data 对象。
  
• ThirdLayer 答应访问 SecondLayer，终极可访问 Data。
  
• 多层指针访问的署理模式收效，而且析构时正确开释了内存。
  

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4. 总结

运算符作用实用场景返回值范例operator->()答应对象像指针一样访问成员智能指针、署理类指针或引用operator*()答应对象像指针一样解引用智能指针、署理类引用关键点：

• operator->() 必要返回指针或引用，可以连续调用 ->。
  
• operator*() 必要返回对象的引用，制止拷贝，进步性能。
  
• 实用于封装指针的类，如智能指针和署理类。
  

本节学习了 成员访问运算符 -> 和 * 的重载，把握它们的用法可以更好地明白 智能指针 和 署理模式。