深入理解C++ 重载 ＜二十＞==运算符

在 C++ 中，==（相等比较运算符）是使用频率最高的运算符之一。重载它可以让自定义类型像内置类型一样进行相等性判断。与 || 不同，== 的重载非常常见且推荐，但也有一些需要注意的规则和陷阱。

下面详细介绍 == 的重载方式、规则、注意事项，并给出简单可运行的例子。

1. 重载形式

== 是二元运算符，可以重载为成员函数或非成员函数。

成员函数

cpp

class X {
public:
bool operator==(const X& rhs) const;
};

使用时：

cpp

X a, b;
a == b; // 等价于 a.operator==(b)

非成员函数

cpp

bool operator==(const X& lhs, const X& rhs);

使用时：

cpp

X a, b;
a == b; // 等价于 operator==(a, b)

推荐使用非成员函数，因为这样可以保证左右操作数对称，并允许隐式转换同时作用于两侧。

2. 基本规则

• 不能重载两个内置类型之间的 ==，例如 bool operator==(int, int) 是非法的。

• 至少有一个操作数必须是类类型或枚举类型。

• 不能改变 == 的操作数个数、优先级和结合性。== 是二元运算符，左结合，优先级高于 &&、||，低于关系运算符。

• 返回类型通常为 bool，但 C++20 起允许返回其他类型（例如用于代理对象），不过绝大多数情况仍应返回 bool。

• 重载 == 后，a == b 会调用你的函数，而不是内置比较。

• 成员函数版本应声明为 const，因为它不修改对象。

3. 与 != 的关系

在 C++20 之前，重载了 == 不会自动获得 !=。你必须手动重载 !=，通常实现为：

cpp

bool operator!=(const X& lhs, const X& rhs) {
return !(lhs == rhs);
}

从 C++20 开始，如果重载了 ==，编译器可以自动生成 !=，其语义为 !(a == b)。这称为“重写规则”。因此 C++20 后通常只需定义 ==。

4. C++20 的三路比较与默认比较

C++20 引入了 operator<=>（三路比较），并且允许用 = default 让编译器自动生成 == 和 <=>。

使用 = default 自动生成 ==

cpp

class Point {
int x_, y_;
public:
Point(int x, int y) : x_(x), y_(y) {}

bool operator==(const Point&) const = default;
};

编译器会逐成员比较，生成正确的 == 和 !=。

使用 <=> 生成所有比较

cpp

#include <compare>

class Point {
int x_, y_;
public:
Point(int x, int y) : x_(x), y_(y) {}

auto operator<=>(const Point&) const = default;
};

这会自动生成 ==、!=、<、<=、>、>=。

5. 注意事项

#include <iostream>

class Point {
private:
int x_;
int y_;

public:
Point(int x, int y) : x_(x), y_(y) {}

// 成员函数重载 ==
bool operator==(const Point& other) const {
std::cout << "调用成员 operator==\\n";
return x_ == other.x_ && y_ == other.y_;
}

// C++17 需要手动重载 !=
bool operator!=(const Point& other) const {
std::cout << "调用成员 operator!=\\n";
return !(*this == other);
}

int x() const { return x_; }
int y() const { return y_; }
};

int main() {
Point p1(1, 2);
Point p2(1, 2);
Point p3(3, 4);

std::cout << std::boolalpha;
std::cout << "p1 == p2: " << (p1 == p2) << '\\n';
std::cout << "p1 == p3: " << (p1 == p3) << '\\n';
std::cout << "p1 != p2: " << (p1 != p2) << '\\n';
std::cout << "p1 != p3: " << (p1 != p3) << '\\n';

return 0;
}