C++多態與虛擬：運算符重載（Operator Overloading）

　　運算符重載：與function overloading異曲同工的是，C++提供所謂的Operator overloading。所謂operators是像  +（加）-（減）*（乘）/（除）>>（位右移）
<<（位左移）之類的符號，代表一種動作。

　　面對operators，我們應該把他想像是一種函數，只不過形式比較特殊罷了。一般函數的參數出現在括弧（）之中，而operator的參數圍繞著一個operator符號（之前或之後），編程語言內置的數據類型（比如整數`int`、浮點數`float`、長整數`long`等）所使用的操作符（比如加法`+`、減法`-`、乘法`*`等）是由語言本身直接提供的，而不是通過任何外部庫或模塊來實現的。

　　C++允許程式員為class type's object設計專門的operators，使objects的操作能夠像內建型別的一樣的自然而直觀。讓operator以種形式呈現，但符號不變，這個就是operator overloading。

　　Operator overloading的存在一下褒貶不一，支持者認為它使得程式代碼變得更精簡漂亮，反對者認為容易把程式員搞迷糊掉。但是，我想，誰都不可否認下麵這樣的程式代碼確實是精簡漂亮：
　　

CString str1("Hello, I am J.J.Hou, ");
CString str2("How are you?");
CString str3 = str1 + str2; // + 是 CString的一個overloaded operator
// 於是 str3 為 "Hello, I am J.J.Hou, How are you?"
int i = 5;
double pi = 3.141592653;
cout << "i=" << i << " and pi=" << pi << endl;
// 於是 console 屏幕上出現"i=5 and pi=3.141592653"。

　　現在讓我示範一個overloaded operator的作法，只要在以下類的代碼中加入第18~21行的+號的重載代碼，即可完成CPoint的加法運算：

 1 class CPoint{
 2 
 3 public:
 4 
 5    CPoint()
 6    {
 7         _x=0;
 8 
 9    }
10 
11     CPoint(float y){
12 
13         _x=y;
14     }
15     float x(){return _x;}
16     void  x(float xval){_x=xval;}
17 
18     CPoint operator+(const CPoint& pt) const  //對+號進行重載
19     {
20         return CPoint(_x+pt._x);
21     }
22 
23 protected:
24     float _x;
25 
26 };

　　以operator開頭的函數，表示是個運運算元。加法運運算元需要左右兩個運算元（operands），左側運算元即成為本函數的this指向的對象，右側運算元則是本函數的參數pt。上述函數代碼如果像下麵這樣表示，會比較清晰，但兩者其實是相同的（因為this指針是個隱藏參數）：

    CPoint operator+(const CPoint& pt) const  //對+號進行重載
    {
        return CPoint(this->_x+pt._x);
    }

　　有了上述的 CPoint::operator+，現在你可以這麼使用它：

1 CPoint pt1(7.2), pt2(5.3), pt3;
2 pt3 = pt1 + pt2;
3 cout << "pt3.x = " << pt3.x() << endl; // 12.5

　　C++中，<<和>>是最常用的重載運算符，用於表示對標準輸入輸出設備（如屏幕和鍵盤）的讀寫操作，極大地方便了編程，可替代繁瑣的printf()和scanf()函數。這兩個運算符在iostream庫中定義，為C++編程提供了極大的便利。

　　Insertion Operator（ <<） for stdout: <<本來是位左移運算符，但是在C++的標準庫iostream中被改頭換面，其左側的運算元（operand）被指定為cout（console output device)，右側運算元是一個內建型別的objects。我們可以利用它很方便的對cout連續輸出各種內建型別的數據或信息（也是一種objects），不必像C程式那樣需要識別不同類型的數據在printf（）中的格式符號（如 %s、%d、%f...）：

1 #include <iostream.h>
2 ...
3 int i = 5;
4 double pi = 3.141592653;
5 cout << "i=" << i << " and pi=" << f << endl;

　　Extraction Operator(>>) for stdin:>>本來是位右移運算符，但在C++標準的iostream中被改頭換面，其左側運算元是cin（console input device),右側運算元是一個內建型別的object。例如：

1 #include <iostream.h>
2 ...
3 float f;
4 cout << "f = ? ";
5 cin >> f;

　　程式使用者在健盤上輸入，會經由cin裝置流往f變數，其作用相當於C runtime library中的scanf（）。

　　Insertion Operator（ <<） for file：就像iostream支持對user‘s terminal的輸入輸出一樣，c++另有一組class types支持對文件的輸入輸出：

　　1.ifstream衍生自istream,支持文件的輸入。

　　2.ofstream衍生自 ostream，支持文件的輸出。

　　3. fstream衍生自 iostream， 支持文件的輸入輸出。

　　如果需要這些class type,必須導入對應的header file。請註意，fstream已經含有iostream，所以不需要重覆導入；

　　下麵是信息輸入到文件的案例：

#0001 #include <fstream.h> // include iostream.h
#0002
#0003 int main()
#0004 {
#0005 　　cout << "All your keyboard input in monitor "
#0006 　　　　　　<< "will into copy.txt.\n"
#0007　　　　　　 << "Terminate by ^Z\n\n";
#0008
#0009 　　ofstream outFile("copy.txt");
#0010　　 if (!outFile) {
#0011 　　　　cout << "Cannnot open copy.txt for output" << endl;
#0012 　　　　return -1;
#0013 　　}
#0014
#0015 　　char c;
#0016 　　while (cin.get(c)) // get each char from keyboard
#0017 　　outFile << c; // outFile.put(c) 亦 可
#0018
#0019 　　return 0;
#0020 }

　　當程式執行後，會先提示輸入，然後接收所有來自於鍵盤的字元，一一放進”copy.txt"文件中，直到接收到^z 才停止。

　　Extraction Operator（ >>） for file：下麵是將文件的內案輸出到屏幕上的示例：

#0001 #include <fstream.h> // include iostream.h
#0002
#0003 int main()
#0004 {
#0005 　　cout << "All text in copy.txt "
#0006 　　<< "will stream into monitor.\n\n";
#0007
#0008 　　ifstream inFile("copy.txt");
#0009 　　if (!inFile) {
#0010 　　　　cout << "Cannnot open copy.txt for input" << endl;
#0011 　　　　return -1;
#0012 　　}
#0013
#0014　　 char c;
#0015　　 while (inFile.get(c)) // get each char from file
#0016　　 cout.put(c); // output to monitor
#0017
#0018　　 return 0;
#0019 }

　　當程式執行後，會先給一個提示，然後從文件 "copy.txt" 中一一讀出每一個字元，顯示於屏幕上。上述第0015行如果改為while (inFile >> c) // get each char from file，雖然也能讀出字元，但空格會被忽略，這個並非我們所想要的。