运算符重载-输入输出-左移运算符

05-2-1 运算符重载-输入输出-左移运算符

左移运算符重载的作用：让结构体或者类可以直接完成左移运算符，无需将数据单独从结构体或者类拿出来。常见的需要用到左移运算符（<<）的场景是：使用cout输出。

完成左移运算符重载有、且只有一种方法：

在全局函数里面实现重载。

使用重载的时候，需要使用关键字operator。左移运算符重载的函数声明是（准确说是以cout为例）：ostream& operator<<(ostream& cout, 结构体/类名称变量);

为什么我们需要左移运算符重载：

因为我们在使用类的时候，类如下：
```
class test
{
public:
int m_A;
int m_B;
};
```
这时候实例化出一个对象，t1。我想要打印t1里面的成员属性的数据，需要访问t1才可以获取。比如说：
```
cout << t1.m_A << t1.m_2 << endl;
```
如果直接打印t1比如下面这样是会报错的。
```
cout << t1 << endl;
```
但是，我们可以使用左移运算符的重载来实现直接输出自定义的数据。
为什么是重载左移运算符（<<）而不是其他的比如cout。
1. 因为如果我们在不进行重载左移运算符的使用输入如下的代码：
```
cout << t1 << endl;
```
  会报错，但是报错的不是cout，而是t1前面的<<：
```
没有与这些操作数匹配的 "<<" 运算符
```
  所以我们需要重载的是左移运算符（<<）而不是其他的东西。
2. cout不是运算符。
  
  我们在写 c++代码的时候，需要包含头文件：#include <iostream>。如果涉及到输入输出的，需要使用using namespace std;。这里面定义了cout的作用。
  
  cout是标准输出流下面的功能，而不是一个运算符。

如何进行左移运算符重载：

在全局函数里面实现重载。

不同于四则运算的运算符重载，左移运算符重载只可以使用全局函数。

如果在成员函数里面重载，本质上是一个类的对象调用一个函数，这时候还需要传入一个参数。比如：p.operator<<(cout)，简化版本是：t1 << cout，不能实现cout << t1这样的重载，但是可以实现t1 << cout这样的重载。所以不用成员函数重载左移运算符的重载是因为不可以实现cout在t1的左侧。

cout是一个ostream（标准输出流）的函数，全局只可以有一个，所以传入的时候需要引用的方式传入。

返回值也是一个cout，也还是全局只可以有一个，所以也需要引用的方式返回。事实上，在this指针（[03-2 this指针](./03-2 this指针.md)）中我们讲过一个链式编程思想：比如cout。cout使用左移运算符（<<）可以无限链接。比如：cout << "你好" << "我不好" << "啊？" << "我不好" << "听不见" << "n**l" << endl;无限链接下去。

所以我们返回的时候，也必须要引用的方式返回，才可以让这个链一直链接下去。
```
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p)
{
cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
return cout;
}
```
我们整体看一眼：
```
#include 
using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);
class test
{
public:
int m_A;
int m_B;
test()
{
    m_A = 10;
    m_B = 20;
}
};
int main()
{
class test t1;
cout << t1 << endl;
return 0;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p)
{
cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
return cout;
}
```
运行结果：（环境：Windows11(arm/Apple M VM)/Visual Studio 2022/Debug/arm64）
```
m_A = 10 m_B = 20
```

如何访问私有数据

但我们使用类的时候，很多时候是采用私有权限（private），这时候，如果我们重载了左移运算符则无法成功读取。比如说这种情况：

#include 
using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);
class test
{
private:
int m_A;
int m_B;
public:
test()
{
    m_A = 10;
    m_B = 20;
}
};
int main()
{
class test t1;
cout << t1 << endl;
return 0;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p)
{
//cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
return cout;
}

这时候，函数operator<<或者说左移运算符（<<）重载中会报错。这是因为，对象中的m_A和m_B成员属性是一个私有的（private）。

如果我们希望能够成功打印数据，有两种方法：

使用友元（friend）

被友元标记的函数可以直接访问私有的数据（private），其语法是在类中开头使用friend关键字加上函数的声明。实际操作如下：

#include 
using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);
class test
{
friend ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);
private:
int m_A;
int m_B;
public:
test()
{
    m_A = 10;
    m_B = 20;
}
};
int main()
{
class test t1;
cout << t1 << endl;
return 0;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p)
{
cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
return cout;
}

比如上面的例子中friend ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);，就是设置函数operator<<为类test的友元。

在公共权限（public）下提供接口用于读取数据

代码如下：

#include 
using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p);
class test
{
private:
int m_A;
int m_B;
public:
test()
{
    m_A = 10;
    m_B = 20;
}
int Getm_A()
{
    return m_A;
}
int Getm_B()
{
    return m_B;
}
};
int main()
{
class test t1;
cout << t1 << endl;
return 0;
}
ostream& operator<<(ostream& cout, class test& p)
{
cout << "m_A = " << p.Getm_A() << " m_B = " << p.Getm_B();
return cout;
}

当然，在使用公共接口获取数据的时候需要注意，重载函数中需要以函数的方式获取属性的数据值。

注意：
1. 完成左移运算符重载只有一种方法：在全局函数里面实现重载。其函数声明是（以cout为例）：ostream& operator<<(ostream& cout, 结构体/类名称变量);。
2. cout是一个标准输出流（ostream）的函数，有，且只有一个，所以必须使用引用的方式传入函数。
提示：
1. 为了实现链式编程，返回值也是引用方式返回的cout。
2. 如果类里面的数据是私有（private），可以使用友元（friend）将左移运算符重载的函数设置为友元，这样可以直接访问。当然，也可以提供公共权限（public）下的接口。
3. 在开发中，如果在写函数的时候，不知道要返回什么的话可以先使用void声明返回值，后续发现要返回的时候再修改也不迟。

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