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(this),右操作数为该对象的成员名称。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。重载箭头操作符必须定义为类成员函数。
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。
8.1 箭头操作符的调用过程
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(默认语义)。
(2).否则,如果 point(注:中文版primer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。(递归调用)
(3).否则,代码出错。
总结:通过箭头(->)操作符的执行过程,我们可以得到结论“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。”返回前者用于执行编译器默认语义终结箭头运算符的调用(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),返回后者用于递归调用。(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。)
8.2. 实例分析
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。
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: void action(){ cout << "Action in class A!" << endl; } }; class B{ A a; public: A* operator->(){ //返回指针 return &a; } void action(){ cout << "Action in class B!" << endl; } }; class C{ B b; public: B operator->(){ //返回对象 return b; } void action(){ cout << "Action in class C!" << endl; } }; int main(int argc, char *argv[]) { C* pc = new C; pc->action(); //指针调用(使用默认语义) C c; c->action(); //对象调用(使用重载语义) 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。
总结:对箭头(->)运算符的调用,最终都要归结到对指针自身的(->)调用。