C++重载箭头操作符的理解

原文地址：http://blog.csdn.net/custa/article/details/5674434

GDC注：今天在看《C++ Primer》第14.6小结 “成员访问操作符”时，对于重载箭头操作符不是很理解，主要是对于重载该操作符后的返回值应该是一个指针还是一个对象。然后在网上找到了该篇文章。该篇文章首先对书中的相关知识做了一个小结，然后设计了一个例子。通过看这个例子，我终于明白了返回指针和返回对象之间的区别。即：

“ 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。 ”

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。

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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：

point->action();

由于优先级规则，它实际等价于编写：

(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->action 与 point.operator->()->action 相同。即，执行 point 的 operator->()，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。

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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B，B包含A。A、B、C都定义了一个action的成员函数。B和C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。

[cpp] view
plaincopy

#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：

Action in class C!

Action in class A!



其中的代码

C* pc = new C;

pc->action();

输出的结果是

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

C c;

c->action();

输出的结果是

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B的operator->()成员函数，B的operator->()返回的是指针，所以现在可以使用内置箭头操作符了。对B的operator->()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A的action()。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。