C++ 流插入"<<"和流提取">>"運算子的多載

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01 流插入<<運算子的多載

C++ 在輸出內容時，最常用的方式：

std::cout << 1 <<"hello";

問題：

• 那這條陳述句為什么能成立呢？
• cout 是什么？"<<" 運算子能用在 cout 上呢？

原因：

• 實際上，cout 是在 iostream 頭檔案中定義的 ostream 類的物件，
• "<<" 能夠用在 cout 上是因為，在 ostream 類對 "<<" 進行了多載，

對于std::cout << 1 <<"hello";這條陳述句，有可能按以下的方式多載成 ostream 類的成員函式：

ostream & ostream::operator<<(int n)
{
    .... // 輸出n整型的代碼
    return *this;
}

ostream & ostream::operator<<(const char * s)
{
    .... // 輸出s字串的代碼
    return *this;
}

• std::cout << 1;陳述句，等價于cout.operator<<(1);
• std::cout << "hello";陳述句，等價于cout.operator<<("hello");
• std::cout << 1 <<"hello";陳述句，等價于( cout.operator<<(1) ).operator<<("hello");

02 流插入<<運算子多載的例子

假定我們要想把某個物件里的內容進行列印輸出，那么我們可以多載 ostream 類的流插入 << 運算子，

下面以 CStudent 類作為例子：

class CStudent // 學生類
{
public:
    // 建構式
    CStudent(int id = 0, int age = 0, string name = ""):m_id(id), m_age(age), m_name(name) { }
    
    // 將該函式宣告成友元函式
    // 目的是使得函式可以訪問CStudent類的私有成員變數
    friend ostream & operator<<(ostream & o, const CStudent & s);
    
private:
    int m_age;      // 年齡
    int m_id;       // ID號
    string m_name;  // 名字
};

// 多載ostream物件的流插入<<運算子函式
// 目的是使得能列印輸出CStudent物件的資訊
ostream & operator<<(ostream & o, const CStudent & s)
{
    o << s.m_id << "," << s.m_age << "," << s.m_name;
    return o;
}

int main()
{
	CStudent stu(1, 20, "小林coding");
	std::cout << stu ; // 輸出std物件的全部資訊
    
	return 0;
}

輸出結果：

1,20,小林coding

需要注意是 ostream & operator<<(ostream & o, const CStudent & s) 函式是全域的，所以函式的第一個引數必須要傳入 ostream 的物件，并且 CStudent 類需要將此函式宣告成友元函式，使得函式可以訪問 CStudent 類的私有成員變數，

03 流提取>>運算子多載的例子

還是以 CStudent 類作為例子，假設想通過鍵盤的輸入的內容，來初始化物件，則我們可以多載 istream 類的流提取 >> 運算子，

class CStudent // 學生類
{
public:

    // 建構式
    CStudent(int id = 0, int age = 0, string name = ""):m_id(id), m_age(age), m_name(name) { }
    
    // 將該函式宣告成友元函式
    // 目的是使得函式可以訪問CStudent類的私有成員變數
    friend ostream & operator<<(ostream & o, const CStudent & s);
    
    // 將該函式宣告成友元函式
    // 目的是使得函式可以給CStudent類的私有成員變數進行賦值
    friend istream & operator>>(istream & is,  CStudent & s);
    
private:
    int m_age;      // 年齡
    int m_id;       // ID號
    string m_name;  // 名字
};

// 多載ostream物件的流插入<<運算子函式
// 目的是使得能列印輸出CStudent物件的資訊
ostream & operator<<(ostream & o, const CStudent & s)
{
    o << s.m_id << "," << s.m_age << "," << s.m_name;
    return o;
}

// 多載istream物件的流提取>>運算子函式
// 目的是使得初始化CStudent物件的內容
istream & operator>>(istream & is,  CStudent & stu)
{
    string inputStr;
    is >> inputStr;
    
    int pos = inputStr.find(",", 0);         // 查找首次出現逗號的位置
    string tmpStr = inputStr.substr(0, pos); // 截取從0到pos位置的字串
    stu.id = atoi(tmpStr.c_str());           // atoi可以將char*型別的內容轉成int型別
    
    int pos2 = inputStr.find(",", pos + 1);            // 查找第二次出現逗號的位置
    tmpStr = inputStr.substr(pos + 1, pos2 - pos -1);  // 取出age的值
    stu.age = atoi(tmpStr.c_str());                    // atoi可以將char*型別的內容轉成int型別
    
    tmpStr = inputStr.substr(pos2 + 1, inputStr.length() - pos2 - 1); // 取出name的值
    stu.name = tmpStr;
    
    return is;
}

int main()
{
    CStudent stu;
    
    // 將輸入的資訊，初始化stu物件
    cin << stu;
    
    // 輸出std物件的資訊
    cout >> stu;
    
    return 0;
}

輸入內容和輸出內容：

// 輸入內容：
1,20,小林coding

// 輸出內容：
1,20,小林coding

04 小結

要想流插入 << 運算子和流提取 >> 運算子能針對自定義的物件，那么我們就需要多載針對該物件的 ostream 類的 << 運算子 和 istream 的 >> 運算子，并且只能多載成全域的函式，然后在 CStudent 類里需要把上面的兩個多載函式宣告成友元函式，使得兩個多載的函式可以訪問和賦值 CStudent 類里的私有成員函式，

標籤：C++

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