C++编程练习3：复数类运算符重载实现

在C++编程中，运算符重载是一种允许赋予C++内置运算符新的意义的技术，使得这些运算符能够用于自定义类的对象。本练习要求实现一个复数类（Complex），并在该类中重载一系列的运算符。复数是由实部和虚部组成的数，通常表示为 a + bi 的形式，其中 a 是实部，b 是虚部，i 是虚数单位，满足 i² = -1。 首先，我们需要定义一个复数类Complex，并在其中实现以下成员函数和运算符重载： 1. 构造函数：允许用户创建具有特定实部和虚部的复数对象。 2. 析构函数：执行清理工作，如释放动态分配的内存（在这个例子中可能不是必须的，因为使用的是内置类型）。 3. 拷贝构造函数：创建一个与现有复数对象完全相同的新对象。 4. operator=：实现对象的赋值操作。 5. operator*：重载乘法运算符，用于计算两个复数的乘积。 6. operator+：重载加法运算符，用于计算两个复数的和。 7. operator-：重载减法运算符，用于计算两个复数的差。 8. operator/：重载除法运算符，用于计算两个复数的商。 9. operator==：重载等于运算符，用于比较两个复数是否相等。 10. operator!=：重载不等于运算符，用于比较两个复数是否不相等。 以下是一个可能的Complex类实现的示例： ```cpp #include <iostream> class Complex { public: float real; // 实部 float imag; // 虚部 // 构造函数 Complex(float r = 0.0, float i = 0.0) : real(r), imag(i) {} // 析构函数 ~Complex() {} // 拷贝构造函数 Complex(const Complex &c) : real(c.real), imag(c.imag) {} // operator= Complex &operator=(const Complex &c) { real = c.real; imag = c.imag; return *this; } // operator+ Complex operator+(const Complex &c) const { return Complex(real + c.real, imag + c.imag); } // operator- Complex operator-(const Complex &c) const { return Complex(real - c.real, imag - c.imag); } // operator* Complex operator*(const Complex &c) const { float newReal = real * c.real - imag * c.imag; float newImag = real * c.imag + imag * c.real; return Complex(newReal, newImag); } // operator/ Complex operator/(const Complex &c) const { float denominator = c.real * c.real + c.imag * c.imag; float newReal = (real * c.real + imag * c.imag) / denominator; float newImag = (imag * c.real - real * c.imag) / denominator; return Complex(newReal, newImag); } // operator== bool operator==(const Complex &c) const { return (real == c.real) && (imag == c.imag); } // operator!= bool operator!=(const Complex &c) const { return !(*this == c); } // 输出复数（用于测试） friend std::ostream& operator<<(std::ostream &out, const Complex &c); }; // 实现输出运算符 std::ostream& operator<<(std::ostream &out, const Complex &c) { out << "(" << c.real << "," << c.imag << "i)"; return out; } int main() { Complex c1(4.0, 3.0), c2(2.0, -1.0), c3; std::cout << "c1 = " << c1 << std::endl; std::cout << "c2 = " << c2 << std::endl; // 测试运算符重载 c3 = c1 + c2; std::cout << "c1 + c2 = " << c3 << std::endl; c3 = c1 - c2; std::cout << "c1 - c2 = " << c3 << std::endl; c3 = c1 * c2; std::cout << "c1 * c2 = " << c3 << std::endl; c3 = c1 / c2; std::cout << "c1 / c2 = " << c3 << std::endl; // 测试相等性运算符 std::cout << "c1 == c2 ? " << (c1 == c2 ? "true" : "false") << std::endl; std::cout << "c1 != c2 ? " << (c1 != c2 ? "true" : "false") << std::endl; return 0; } ``` 在上述代码中，我们定义了一个名为Complex的类，该类有三个成员变量：两个float类型的实部（real）和虚部（imag），以及一个构造函数。我们还定义了拷贝构造函数、赋值运算符、加法、减法、乘法、除法、相等性和不等性运算符。所有这些运算符都被重载以便它们可以作用于Complex对象。 main函数中，我们创建了两个Complex对象，并演示了如何使用这些运算符来执行复数的基本运算。我们还使用标准输出流运算符<<来打印复数对象的值，这需要在类定义外部实现友元函数。 通过这个练习，我们不仅练习了运算符的重载，也加深了对面向对象编程、类的设计和实现以及C++语言特性的理解。