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Cela permet de fournir une façon intuitive d'utiliser les interfaces de vos classes aux utilisateurs. De plus, cela permet aux templates de travailler de la même façon avec les classes et les types de base.

La surcharge d'opérateur permet aux opérateurs du C++ d'avoir une signification spécifique quand ils sont appliqués à des types spécifiques. Les opérateurs surchargés sont un « sucre syntaxique » pour l'appel des fonctions :

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class Fred 
{ 
public: 
    // ... 
}; 
  
#if 0 
  
    // Sans surcharge d'opérateur 
    Fred add(const Fred& x, const Fred& y); 
    Fred mul(const Fred& x, const Fred& y); 
  
    Fred f(const Fred& a, const Fred& b, const Fred& c) 
    { 
        return add(add(mul(a,b), mul(b,c)), mul(c,a));    // Hum... 
    } 
  
#else 
  
    // Avec surcharge d'opérateur 
    Fred operator+ (const Fred& x, const Fred& y); 
    Fred operator* (const Fred& x, const Fred& y); 
  
    Fred f(const Fred& a, const Fred& b, const Fred& c) 
    { 
        return a*b + b*c + c*a; 
    } 
  
#endif

Surcharger les opérateurs standards permet de tirer parti de l'intuition des utilisateurs de la classe. L'utilisateur va en effet pouvoir écrire son code en s'exprimant dans le langage du domaine plutôt que dans celui de la machine.

Le but ultime est de diminuer à la fois le temps d'apprentissage et le nombre de bogues.

Parmi les nombreux exemples que l'on pourrait citer :

• myString + yourString pourrait servir à concaténer deux objets string
• myDate++ pourrait servir à incrémenter un objet Date
• a * b pourrait servir à multiplier deux objets Number
• a[ i ] pourrait donner accès à un élément contenu dans un objet Array
• x = *p pourrait déréférencer un « pointeur intelligent » qui « pointerait » en fait sur un enregistrement sur disque - le déréférencement irait chercher l'enregistrement sur le disque, le lirait, et le stockerait dans x.
  

La plupart des opérateurs peuvent être surchargés. Les seuls opérateurs C que l'on ne peut pas surcharger sont . et ?: (et aussi sizeof, qui techniquement est un opérateur). C++ vient avec quelques opérateurs supplémentaires, dont la plupart peuvent être surchargés à l'exception de ::, typeid et de .*
Voici un exemple de surcharge de l'opérateur d'indexation (qui renvoie une référence). Tout d'abord, sans surcharge :

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class Array { 
public: 
    int& elem(unsigned i)         
    {  
        if (i > 99)  
            error();  
        return data[i];  
    } 
private: 
    int data[100]; 
}; 
  
int main() 
{ 
    Array a; 
    a.elem(10) = 42; 
    a.elem(12) += a.elem(13); 
    // ... 
}

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class Array { 
public: 
    int& operator[] (unsigned i)  
    {  
        if (i > 99)  
            error();  
        return data[i];  
    } 
private: 
    int data[100]; 
}; 
  
int main() 
{ 
    Array a; 
    a[10] = 42; 
    a[12] += a[13]; 
}

Par exemple, pour définir un opérateur + dans une classe A, on peut écrire :

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class A 
{ 
public: 
    A operator+(A const & second); 
};

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class A 
{ 
}; 
  
A operator+(A const &first, A const &second);

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A a1, a2; 
a1 + a2; // Ok 
a1 + 42; // Ok 
42 + a2; // Ne compile pas

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A a1, a2; 
a1 + a2; // Ok 
a1 + 42; // Ok 
42 + a2; // Ok

La surcharge d'opérateur facilite la vie des utilisateurs d'une classe, mais pas celle du développeur de la classe !

Prenez l'exemple suivant :

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class Array { 
public: 
    int& operator[] (unsigned i);     // Certains n'aiment pas cette syntaxe 
    // ... 
}; 
  
inline int& Array::operator[] (unsigned i) // Certains n'aiment pas cette syntaxe 
{ 
    // ... 
}

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int main() 
{ 
    Array a; 
    a[3] = 4;   // Le code utilisateur doit être facile à écrire et à comprendre... 
    // ... 
}

L'opérateur d'affectation permet de copier la valeur d'un objet dans un autre :

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class CMyClass 
{ 
public: 
    CMyClass& operator=(CMyClass const&); // opérateur d'affectation 
};

Tant que votre classe ne doit pas gérer de ressources brutes (pointeurs pour lesquels elle serait responsable de l'allocation dynamique de la mémoire), il est souvent préférable de laisser simplement le compilateur créer cet opérateur lui-même.

En effet, l'opérateur d'affectation est l'une des fonctions qui seront automatiquement générées par le compilateur s'il n'en trouve aucune implémentation de votre cru, ce qui fait que, dans bien des cas, vous risquez simplement de perdre énormément de temps à (mal) faire ce que le compilateur aurait très bien été capable de faire correctement.

Cependant, chaque fois que votre classe doit gérer elle-même de la mémoire allouée et libérée dynamiquement (avec respectivement new ou new[] dans ses constructeurs et delete ou delete[] dans son destructeur), vous ne pourrez plus faire confiance à l'opérateur d'affectation automatiquement généré par le compilateur, et vous devrez donc en créer un en y apportant le plus grand soin.

Vous devrez en effet veiller :

• au fait que la mémoire allouée au contenu d'origine de votre variable soit correctement détruit si l'affectation réussit ;
• au fait qu'il importe d'éviter que les pointeurs de deux objets pointent sur une même adresse mémoire à libérer de manière dynamique afin d'éviter les risques de double libération de la mémoire ;
• au fait que toute tentative d'allocation dynamique de la mémoire est susceptible d'échouer par défaut d'une quantité de mémoire contiguë suffisante.
  

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/* le constructeur par copie est automatiquement appelé */ 
MaClasse& MaClasse::operator =(MaClass Other) 
{ 
    /* à faire pour chaque membre */ 
    std::swap(membre,Other.membre); // permutons le membre de l'objet en cours et de la copie 
    /* renvoyons l'objet en cours */ 
    return *this; 
}// Other (qui contient maintenant les membres d'origine de l'objet courant) 
 // est automatiquement détruit et ses membres correctement détruits

Une auto-affectation a lieu quand quelqu'un affecte un objet à lui-même.

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#include "Fred.hpp" // Déclaration de la classe Fred 
  
void userCode(Fred& x) 
{ 
    x = x; // Auto-affectation 
}

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void userCode(Fred& x, Fred& y) 
{ 
    x = y; // C'est une auto-affectation si &x == &y 
} 
  
int main() 
{ 
    Fred z; 
    userCode(z, z); 
  
    return 0; 
}

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class MaClasse 
{ 
private : 
  
    Ressource* ptr; 
  
public : 
  
    MaClasse& operator =(const MaClasse& Other) 
    { 
        // Destruction de ptr 
        delete this->ptr; 
  
        // Réallocation et affectation de ptr 
        this->ptr = new int(*Other.ptr); 
  
        return *this; 
    } 
};

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MaClasse& MaClasse::operator =(const MaClasse& Other) 
{ 
    if (this != &Other) 
    { 
        // Destruction de ptr 
        delete this->ptr; 
  
        // Réallocation et affectation de ptr 
        this->ptr = new int(*Other.ptr); 
    } 
  
    return *this; 
}

Non, car au moins l'un des deux opérandes d'un opérateur surchargé doit être d'un type utilisateur (c'est-à-dire une classe dans la majorité des cas).
Et même si C++ permettait cela (il ne le permet pas), vous auriez tout intérêt à utiliser la classe string qui est bien plus adaptée qu'un tableau de caractères.

Non.

Le nom, la précédence, l'associativité et l'arité (le nombre d'opérandes) d'un opérateur sont fixés par le langage. Et C++ n'ayant pas d'operator**, une classe ne peut à fortiori pas en avoir.

Si vous en doutez, sachez que x ** y est en fait équivalent à x * (*y) (le compilateur considère que y est un pointeur). En outre, la surcharge d'opérateur est juste un sucre syntaxique qui est là pour remplacer avantageusement les appels de fonction. Et ce sucre syntaxique, même s'il est bien utile, n'apporte rien de fondamental. Dans le cas qui nous intéresse ici, je vous suggère de surcharger la fonction pow(base,exposant) (<cmath> contient une version double précision de cette fonction).

Notez en passant que l'operator^ pourrait faire l'affaire pour « x à la puissance y », à ceci près qu'il n'a ni la bonne précédence ni la bonne associativité.

Utilisez l'operator() plutôt que l'operator[].

La méthode la plus propre dans le cas d'indices multiples consiste à utiliser l'operator() plutôt que l'operator[]. La raison en est que l'operator[] prend toujours un et un seul paramètre, alors que l'operator() peut lui prendre autant de paramètres qu'il est nécessaire (dans le cas d'une matrice rectangulaire, vous avez besoin de deux paramètres).

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#include <vector> 
  
class Matrix { 
public: 
    Matrix(unsigned rows, unsigned cols); 
    Matrix(const Matrix&) = default;                // Constructeur par copie 
    Matrix& operator= (const Matrix&) = default;    // Opérateur d'affectation par copie 
    Matrix(Matrix &&) = default;                    // Constructeur par déplacement 
    Matrix& operator= (Matrix &&) = default;        // Opérateur d'affectation par déplacement 
    ... 
    double& operator() (unsigned row, unsigned col); 
    double  operator() (unsigned row, unsigned col) const; 
private: 
    unsigned rows_, cols_; 
    std::vector<double> data_; 
};

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#include <cassert> 
  
Matrix::Matrix(unsigned rows, unsigned cols) 
    : rows_ (rows) 
    , cols_ (cols) 
    , data_(rows * cols) 
{ } 
  
  
double& Matrix::operator() (unsigned row, unsigned col) 
{ 
    assert(row < rows_ && col < cols_ && "Matrix subscript out of bounds"); 
    return data_[cols_*row + col]; 
} 
  
double Matrix::operator() (unsigned row, unsigned col) const 
{ 
    assert(row < rows_ && col < cols_ && "Matrix subscript out of bounds"); 
    return data_[cols_*row + col]; 
}

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int main() 
{ 
    Matrix m(10,10); 
    m(5,8) = 106.15; 
    std::cout << m(5,8); 
    //... 
}

De quoi cette question traite-t-elle exactement ? Certains programmeurs créent des classes Matrix et leur donnent un operator[] qui renvoie une référence à un objet Array, objet Array qui lui-même possède un operator[] qui renvoie un élément de la matrice (par exemple, une référence sur un double). Ça leur permet d'accéder aux éléments de la matrice en utilisant la syntaxe m[j] plutôt qu'une syntaxe de type m(i,j).

Cette solution de tableau de tableaux fonctionne, mais elle est moins flexible que la solution basée sur l'operator(). En effet, l'approche utilisant l'operator() offre certaines possibilités d'optimisation qui sont plus difficilement réalisables avec l'approche operator[][]. Cette dernière approche est donc plus susceptible de causer, au moins dans un certain nombre de cas, des problèmes de performances.

Pour vous donner un exemple, la façon la plus simple d'implémenter l'approche operator[][] consiste à représenter physiquement la matrice comme une matrice dense stockant ses éléments en ligne (ou bien est-ce plutôt un stockage en colonne, je ne m'en souviens jamais).
L'approche utilisant l'operator() cache elle complètement la représentation physique de la matrice, ce qui peut dans certains cas donner de meilleures performances.

En résumé : l'approche basée sur l'operator() n'est jamais moins bonne et s'avère parfois meilleure que l'approche operator[][].

• L'approche operator() n'est jamais moins bonne car il est facile de l'implémenter en utilisant la représentation physique « matrice dense - stockage en ligne ». Et donc dans les cas où cette représentation physique est la plus adaptée d'un point de vue performance, l'approche operator() est aussi facile à implémenter que l'approche operator[][] (il se pourrait même que l'approche operator() soit légèrement plus facile à implémenter, mais je ne vais pas pinailler).
• L'approche operator() s'avère parfois meilleure car à partir du moment où la représentation physique optimale n'est pas la représentation « matrice dense - stockage en ligne », il est le plus souvent sensiblement plus facile d'implémenter l'approche operator() que l'approche operator[][].
  

Via un paramètre bidon.

Étant donné que ces opérateurs peuvent avoir deux définitions, le C++ leur donne deux signatures différentes. Les deux s'appellent operator ++(), mais la version préincrémentation ne prend pas de paramètre, et l'autre prend un entier bidon. Nous traiterons ici le cas de ++, mais l'opérateur -- se comporte de façon similaire. Tout ce qui s'applique à l'un s'applique donc à l'autre.

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class Number { 
public: 
    Number& operator++ ();    // prefix ++ 
    Number  operator++ (int); // postfix ++ 
};

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Number& Number::operator++ () 
{ 
    // ... 
    return *this; 
} 
  
Number Number::operator++ (int) 
{ 
    Number ans = *this; 
    ++(*this);  // ou appeler simplement operator++() 
    return ans; 
}

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class Number { 
public: 
    Number& operator++ (); 
    void    operator++ (int); 
}; 
  
Number& Number::operator++ () 
{ 
    //... 
    return *this; 
} 
  
void Number::operator++ (int) 
{ 
    ++(*this);  // ou appeler simplement operator++() 
}

	Attention, il ne faut pas que la version postfixée renvoie l'objet this par référence, vous aurez été prévenus.

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Number x = /* ... */; 
++x;  // appel de Number::operator++(), c-a-d x.operator++() 
x++;  // appel de Number::operator++(int), c-a-d calls x.operator++(0)

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Number x = /* ... */; 
Number y = ++x;  // y aura le nouvelle valeur de x 
Number z = x++;  // z aura la nouvelle valeur de x

++i est parfois plus rapide que i++, mais en tout cas n'est jamais plus lent.

Pour les types de base comme les entiers, cela n'a aucune importance : i++ et ++i sont identiques point de vue rapidité. Pour des types manipulant des classes, comme les itérateurs par exemple, ++i peut être plus rapide que i++ étant donné que ce dernier peut prendre une copie de l'objet this.

La différence, pour autant qu'il y en ait une, n'aura aucune influence à moins que votre application soit très dépendante de la vitesse du CPU. Par exemple, si votre application attend la plupart du temps que l'utilisateur clique sur la souris, ou qu'elle fasse des accès disques, ou des accès réseau, ou des recherches dans une base de données, cela ne risque pas de poser problème que de perdre quelques cycles CPU.

Si vous écrivez i++ comme une instruction isolée plutôt que comme une partie d'une expression plus complexe, pourquoi ne pas plutôt écrire ++i ? Vous ne perdrez jamais rien, et parfois même vous y gagneriez quelque chose. Les programmeurs habitués à faire du C ont l'habitude d'écrire i++ plutôt que ++i. Par exemple, ils écrivent

for (i = 0; i < 10; i++) ....

Bien qu'il soit possible de faire ce que l'on veut quand on surcharge un opérateur, il y a des règles à respecter si on a envie que notre surcharge marche bien avec le reste du langage, et sans mauvaise surprise pour l'utilisateur. Ainsi, un opérateur == qui modifierait ses paramètres serait très malvenu.

En plus de ces règles de bon sens, un opérateur == bien éduqué doit répondre à des critères supplémentaires, ce que les mathématiciens indiquent en disant qu'il doit définir une relation d'équivalence. Voici ces critères :

• Pour tout a, a==a (un objet doit être identique à lui même).
• Pour tout a et b, si a==b, alors b==a (être égal marche dans les deux sens).
• Pour tout a, b et c, si a==b et b==c, alors a==c (on dit que c'est transitif).
  

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class Double 
{ 
public: 
    Double(double d) : myValue(d) {} 
    double val() {return myValue;} 
private: 
    double myValue; 
}; 
  
bool operator== (Double const &d1, Double const &d2) 
{ 
    static double const epsilon = 0.001; 
    return d2.val() - d1.val() < epsilon; 
}

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Double a(0), b(0.0009), c(0.0011); 
assert(a==b); // Ok 
assert(b==c); // Ok 
assert(a==c); // Erreur

De même que l'opérateur ==, l'opérateur < se doit de respecter certaines règles. Ces règles sont moins évidentes que pour l'opérateur ==, aussi est-il facile de se tromper. Les voici :

• Pour tout a, a<a est faux.
• Pour tout a, b et c, si a<b et b<c alors a<c.
• Pour tout a et b, si a<b est faux et b<a est faux, on dit que a et b sont équivalents (cette relation doit être une relation d'équivalence, comme précisée dans la question sur l' opérateur==.
  

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class Personne 
{ 
public: 
    string nom; 
    string prenom; 
}; 
  
bool operator< (Personne const &p1, Personne const &p2) 
{ 
    return p1.nom < p2.nom && p1.prenom < p2.prenom; 
}

• a<b qui est faux (car "Stroustrup" < "Clamage" est faux) ;
• b<a qui est faux (car "Steve" < "Bjarne" est faux).
  

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bool operator< (Personne const &p1, Personne const &p2) 
{ 
    if (p1.nom < p2.nom) 
        return true; 
    else 
        return p1.prenom < p2.prenom; 
}

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bool operator< (Personne const &p1, Personne const &p2) 
{ 
    if (p1.nom < p2.nom) 
        return true; 
    else if (p2.nom < p1.nom) 
        return false; 
    else 
        return p1.prenom < p2.prenom; 
}

Habituellement, pour pouvoir envoyer un objet sur un flux on surcharge l'opérateur << entre un ostream et le type de notre objet. Cependant, cette fonction ne peut être membre et de ce fait elle ne peut pas non plus être virtuelle. Par contre rien ne l'empêche d'appeler une fonction membre virtuelle de l'objet passé en paramètre. Ainsi, la manière habituelle de surcharger l'opérateur << pour une hiérarchie de classes est la suivante :

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#include <iostream>  
  
class Base  
{  
    friend std::ostream& operator << (std::ostream& O, const Base& B);  
  
    virtual void Print(std::ostream& O) const  
    {  
        O << "Je suis une base";  
    }  
};  
  
class Derivee : public Base  
{  
    virtual void Print(std::ostream& O) const  
    {  
        O << "Je suis une derivee";  
    }  
};  
  
std::ostream& operator << (std::ostream& O, const Base& B)  
{  
    B.Print(O);  
    return O;  
}  
  
Base* B1 = new Base,  
Base* B2 = new Derivee;  
  
std::cout << *B1 << std::endl; // "Je suis une base"  
std::cout << *B2 << std::endl; // "Je suis une derivee"